Осветление и стабилизация виноматериалов

Одним из основных требований, предъявляемых к готовым винам, является обеспечение их стабильной прозрачности в течение длительного времени. Для придания винам стабильности их подвергают при выдержке фильтрации, обработке минеральными и органическими осветлителями, воздействию тепла и холода. Такая обработка ставит целью ускорить выделение из молодых вин избытка нестойких коллоидов, фенольных, азотистых соединений, полисахаридов, металлов и других веществ, способных выделиться в осадок.

Для осветления вин и предупреждения возможных помутнений из них удаляют взвешенные частицы различной степени дисперсности, нестойкие соединения, микроорганизмы.

А) Фильтрация – отделение твердой фазы от жидкой путем удерживания твердых частиц пористыми перегородками, пропускающими жидкость, – широко применяется в винодельческой промышленности. Фильтрации подвергают виноматериалы на различных технологических стадиях, готовые вина, предназначенные к розливу в бутылки, виноградный сок, сахарные сиропы и ликеры, дрожжевые осадки и др.

Способ осветления вин, основанный на фильтрации, прост, высокопроизводителен и универсален. При правильном подборе фильтрующих материалов и фильтров с учетом особенностей вина, количества и свойств осадков, а также необходимой полноты осветления достигается хороший технологический эффект.

При фильтрации виноматериалов, дрожжевых осадков и сока происходит закупоривание пор, отложение осадка на фильтре. При этом возрастает сопротивление фильтрующей перегородки и увеличивающегося слоя осадка прохождению жидкости. Структура образующегося осадка и его сопротивление потоку жидкости зависят от свойств суспензии и условий фильтрации.

Качественный эффект фильтрации вин и соков зависит от правильного выбора фильтрующего материала с учетом количества и свойств осадка, содержащегося в продукте. Фильтрующие материалы, применяемые в виноделии, должны удовлетворять следующим требованиям: не растворяться в вине и быть к нему химически нейтральными, обладать высокой сорбирующей способностью к частицам мути и микроорганизмам, сохранять рыхлую микропористую структуру при повышении давления и иметь достаточную механическую прочность.

В качестве фильтрующих материалов применяют хлопчатобумажные (бельтинг) и искусственные (капрон) ткани, целлюлозу, диатомит и специальные марки фильтр-картона.

Б) В винодельческой промышленности широко применяют обработку виноматериалов различными неорганическими веществами. С целью осветления и стабилизации вин их обрабатывают дисперсными материалами в основном бентонитом.

Для удаления из вина катионов железа и других тяжелых металлов проводят обработку тринатриевой солью нитрилофосфоновой кислоты.

Бентониты представляют собой алюможелезомагниевые силикаты, обладающие пористостью, обусловленной как особенностями их кристаллического строения, так и зазорами между контактирующими частицами. На их поверхности находятся гидроксильные группы кислотного и основного характера и обменные катионы. Дисперсные материалы состоят из тетраэдрических и октаэдрических сеток, которые сочленяются в элементарные пакеты у различных минералов по-разному. Эти пакеты обычно объединены в частицы малой величины, которые способны давать суспензии и образовывать в воде пространственные коагуляционные структуры. Вследствие таких особенностей строения дисперсные материалы даже одного структурного типа (например, монтмориллонита или гидрослюды) обладают различными адсорбционными и адгезионными свойствами, дисперсностью и агрегативной устойчивостью.

При обработке виноматериалов дисперсными материалами наблюдается в основном коагуляционный (флокуляционный) механизм осветления, не сопровождающийся химическим взаимодействием между осветлителем и компонентами вина. Взаимодействие частиц, загрязняющих вино, с частицами минерального осветлителя происходит главным образом за счет адгезионного прилипания. При этом частицы осветляющего минерала образуют с частицами примесей вина крупные флоккулы, представляющие собой послойные образования, в которой второй и последующие слои возникают за счет сил когезии между одноименно заряженными частицами.

Качество осветления вина и стабильность его после обработки дисперсными минералами зависят от следующих условий: величины и знака заряда поверхности минерала-осветлителя, которые определяют его адгезионную способность; дисперсности минерала; агрегативной устойчивости его частичек в вине с учетом величины рН; соотношения средних диаметров частичек осветлителя и частичек или макромолекулярных комплексов мутящих веществ, а также факторов, влияющих на чистоту их соударения. Чем выше (в определенных пределах) эти факторы, тем эффективнее протекает процесс осветления. Поэтому при выборе минерального осветлителя руководствуются совокупностью показателей, от которых зависит специфика его действия в конкретных условиях. Многие дисперсные минералы агрегативно неустойчивы в вине, что значительно снижает их эффективную удельную поверхность, а следовательно, и осветляющую способность.

В) Для осветления и стабилизации вин, склонных к помутнениям различной природы, их обрабатывают ферментными препаратами, белковыми веществами, флокулянтами и др. В ряде случаев наилучший технологический эффект обеспечивается при обработке органическим веществами в сочетании с минеральными.

Оклейка вин белковыми материалами – технологический прием, обеспечивающий осветление вина, повышение его стабильности и ускорение созревания. Оклейка состоит в том, что виноматериал вводят в строго определенном количестве заранее приготовленный раствор оклеивающего вещества. Для оклеивания вин применяют различные белковые материалы: желатин, рыбий клей, яичный белок, казеин и др. Оптимальную дозировку этих материалов в каждом отдельном случае определяют пробной обработкой.

При внесении в вино раствора клея смесь тщательно перемешивают и затем оставляют в покое (выдерживают на клею) на 14…15 суток. В вине, обработанном белковыми оклеивающими веществами, образуются и выпадают обильные хлопьевидные осадки с сильно развитой поверхностью, которые сорбируют и увлекают с собой взвеси вина и клетки микроорганизмов. В результате такой обработки вино осветляется, освобождается в значительной мере от дикой микрофлоры, в нем активируются окислительно-восстановительные реакции.

Механизм процессов, протекающих в вине при оклейке белковыми материалами, представляется следующим образом. Белковые оклеивающие вещества в кислой среде с рН, характерным для вина, обладают свойствами поливалентных оснований. Вследствие ионизации основных азотсодержащих групп молекул белка, частицы белков в вине заряжены положительно. При введении белков в вино они вступают во взаимодействие с полифенолами (танидами), в результате чего образуются танаты – плохо растворимые в вине соединения солеобразного характера различной степени замещения. Они содержат исходные неизменные группы белка и новые группы, возникшие в результате взаимодействия белков с фенольными веществами.

Большое значение в процессе оклейки вина имеют уменьшение агрегативной устойчивости танатов, выделение их из вина в виде твердой фазы, образование золя и, наконец, коагуляция и выпадение в осадок. Агрегативная устойчивость частиц танатов зависит от их зарядности и величины молекулярной массы. Наиболее быстрая и полная коагуляция происходит в условиях нахождения частиц в изоэлектрическом состоянии и при достаточно высокой их молекулярной массе.

Танаты выпадают в осадок быстрее при наличии в вине поливалентных катионов: трехвалентного железа, алюминия, кальция, которые укрупняют частицы танатов за счет образования межмолекулярных мостиков в молекулах полифенолов, поэтому процессы агрегации частиц танатов и выпадения их в осадок ускоряются. Особенно существенно влияют на оклейку вина белковыми материалами катионы железа. Укрупняя частицы танатов, они способствуют более быстрому их осаждению и осветлению вина. Ускорение выпадения в осадок танатов в присутствии трехвалентного железа наблюдается независимо от знака заряда их частиц. В механизме коагуляции танатов главная роль принадлежит не знаку заряда катиона железа и макроаниона дубильно-кислого железа, а способности железа как поливалентного катиона укрупнять частицы танатов за счет образования межмолекулярных мостиков в молекулах танидов и продуктах их взаимодействия с белковыми веществами.

В процессе оклейки вина происходит в основном необратимая коагуляция танатов и белков в результате изменения двойного электрического слоя на поверхности частиц, а также за счет образования химической связи между частицами в осадке. Наряду с коагуляцией имеет место флокуляция, возникающая вследствие слабой молекулярной связи частиц с окружающей средой.

Образующиеся хлопьевидные осадки сорбируют и удаляют из вина взвешенные частицы. Сорбция в данном случае имеет сложный и разносторонний характер. Наряду с процессом адсорбции она включает адгезию и флокуляцию, протекающую по механизму гетерокоагуляции и гетероадагуляции.

Физико-химические свойства осадков танатов и их осветляющее и стабилизирующее действие в вине зависят в значительной мере от применяемого оклеивающего материала. Каждый белковый оклеивающий материал имеет свои технологические особенности, и для приготовления рабочих растворов отдельных материалов требуются соответствующие условия. Так, скорость осаждения танатов резко уменьшается, а процесс осветления вина удлиняется в случае приготовления растворов желатина и рыбьего клея при температуре выше 25 °С. Это происходит вследствие термической деструкции и понижения степени ассоциации частиц в растворах белковых веществ при повышении их температуры.

Длительное хранение растворов желатина и рыбьего клея при нормальной технологической температуре (18…20 °С) также вызывает понижение скорости выпадения танатов, что связано с явлением деструкции белковых молекул под действием винной кислоты в процессе длительной выдержки клеевых растворов в виннокислотной среде. Чем выше кислотность вина, тем большее количество белковых веществ остается в растворе.