Разработка способа шампанизации вина в непрерывном потоке

Таблица 9
Количество дрожжевых клеток и их физиологическое состояние в бродильных аппаратах

Приведенные данные свидетельствовали о значительном нарастании общего количества дрожжевых клеток от первого к последнему бродильному аппарату и снижении почкующихся. Вместе с тем снижение концентрации дрожжевых клеток до 0,8 млн./мл в шампанизируемом вине первого бродильного аппарата, одновременно выполняющего функции дрожжегенератора, не компенсировало их вынос из установки.
Таким образом, несмотря на большой объем дрожжевого аппарата (500 дал) и наличие в среде кислорода воздуха при постоянном давлении углекислого газа 0,5 МПа размножение дрожжей проходило все же недостаточно интенсивно и не обеспечивало компенсации выносимых с потоком дрожжевых клеток. Поэтому практика дополнительного разового введения дрожжевых разводок, главным образом в первый бродильный аппарат, при снижении содержания в нем клеток до 1,0 - 1,5 млн./мл была сохранена.
Кроме того, использование первого бродильного аппарата в качестве дрожжегенератора, в котором все шампанизируемое вино, как показали исследования, обогащалось кислородом воздуха до 2,0 мг/л, приводило к снижению качеств готовой продукции.
Вместе с тем длительные исследования режима вторичного брожения позволили установить, что при непрерывной шампанизации минимальная рабочая концентрация дрожжевых клеток составляет 2,5-3,5 млн./мл. При такой концентрации дрожжей можно обеспечить выравненный режим брожения и вести процесс шампанизации при температуре 9-13°С.
В условиях периодической шампанизации в отличие от непрерывной вторичное брожение проводится при постепенно возрастающей концентрации дрожжей, достигающей к концу процесса 20-25 млн./мл. Основная масса дрожжей сосредоточивается на дне акратофора, образуя осадок, в котором лишь небольшая часть дрожжевых клеток, имеющих свободный контакт со средой, сбраживает сахар. При непрерывной шампанизации процесс вторичного брожения осуществляется при практически постоянной их концентрации. Достаточно равномерное диспергирование дрожжей с пылевидной структурой осадка в потоке шампанизируемого вина обеспечивает благоприятные условия для усиления физиологических функций дрожжевой клетки. Это обстоятельство позволяет проводить процесс непрерывной шампанизации при значительно меньшей концентрации дрожжей. Таким образом, коэффициент использования бродильной способности дрожжей в этом случае возрастает примерно в 10 раз.
Ранее отмечалось, что основными причинами слабого воспроизводства дрожжей в опытной установке могут быть либо недостаток в среде кислорода, либо высокая концентрация углекислого газа. Анализ экспериментальных работ и литературных данных позволил прийти к выводу, что основной причиной этого как в бродильных аппаратах, так и в дрожжанках любой вместимости, включенных в бродильную линию и находящихся под давлением, несмотря на барботирование их содержимого воздухом, является высокая концентрация CO₂. Очевидно, что кратковременная аэрация среды, проводимая при сохранении в ней давления CO₂ около 0,5 МПа, не могла обеспечить энергичного размножения дрожжей. В связи с этим при непрерывной шампанизации, осуществляемой в условиях постоянного давления углекислого газа на уровне 0,5 МПа, разработку рационального способа непрерывного воспроизводства дрожжей было решено направить по пути аппаратурного расчленения процессов размножения дрожжей и шампанизации на две самостоятельные, независимые одна от другой стадии, каждая из которых должна проводиться в соответствующих оптимальных условиях. Поэтому для приготовления дрожжевой разводки, а также непрерывного и равномерного дозирования ее в бродильную линию был применен специальный дрожжевой аппарат полунепрерывного действия.
Установка для культивирования дрожжей (рис. 8) состояла из трех аппаратов полезным объемом по 30 дал, с рубашечными пространствами для регулирования температуры среды. Блок резервуаров имел общий привод лопастных мешалок для непрерывного перемешивания дрожжей в целях ускорения их размножения и равномерного диспергирования. Аппараты были оборудованы градуированными виномерными стеклами, манометрами и барботажными трубками для непрерывной аэрации среды. Каждая дрожжанка соединялась с атмосферой через счетчик расхода воздуха. Сверху дрожжевые аппараты могли присоединяться стационарными трубопроводами к газовой системе установки, снизу - к стационарному дрожжепроводу, по которому готовая дрожжевая разводка из любого аппарата с помощью шестеренчатого насоса дозировалась в трубопровод с бродильной смесью перед входом ее в первый бродильный аппарат.

Рис. 8. Установка для культивирования дрожжей: 1 - дрожжевой аппарат; 2 - привод мешалок; 3 - мешалка; 4 - виномерное стекло; 5 - манометр; 6 - барботер; 7 - счетчики расхода воздуха; 8 - дрожжепровод
В пусковой период во всех аппаратах дрожжевой установки размножали дрожжи чистой культуры обычным способом с таким расчетом, чтобы к моменту пуска потока хотя бы в одном из них накопилось не менее 30 млн. дрожжевых клеток на 1 мл. Для интенсификации размножения среду во всех дрожжанках непрерывно перемешивали и аэрировали фильтрованным воздухом. Одновременно с пуском потока вина к установке подключали первую дрожжанку после предварительного создания в ней с помощью углекислого газа давления, равного давлению в системе. Затем включали шестеренчатый насос, который обеспечивал непрерывную и равномерную подачу дрожжевой разводки. В момент подключения к установке очередной дрожжанки аэрацию среды в ней прекращали, но продолжали непрерывное перемешивание для обеспечения равномерного распределения дрожжей в дозируемой разводке.
Расход дрожжевой разводки составлял 20 дал/сут, или 0,8-0,85 дал/ч.
Через сутки, когда расходовалось ²/₃ содержимого дрожжанки, ее отключали и к установке подключали следующую дрожжанку. В отключенной дрожжанке снижали давление до барометрического, дополняли ее новой порцией питательной среды и возобновляли непрерывное барботирование воздухом и перемешивание. Таким образом, очередную дрожжанку включали в установку на 24 ч через каждые двое суток.
Опыт работы Московского завода шампанских вин показал, что в целях дальнейшего улучшения технико-экономических показателей способа непрерывной шампанизации целесообразно соединять одинарные установки в систему, состоящую из нескольких бродильных линий, имеющих общие группы напорных, приемных, дрожжевых и других аппаратов. В этом случае вместимость каждого дрожжевого аппарата рассчитывали в зависимости от энергии размножения дрожжей в принятых условиях, от требуемой дозировки разводки в бродильную линию и от числа бродильных линий, обслуживаемых одним блоком дрожжевой установки.
Таблица 10