Прессование мезги

Для отделения сусла, остающегося в стекшей мезге, приме­няют прессование, т. е. всестороннее сжатие мезги за счет внешнего давления, создаваемого в специальных механических устройствах — прессах. При прессовании сусло проходит через поры мезги, преодолевая их сопротивление, а твердая масса уплотняется.

В процессе прессования стекшей мезги происходит сближе­ние частиц кожицы и семян под действием сил давления. В на­чале процесса сок вытекает в основном по каналам между ча­стицами, а с началом деформации самих частиц— также по ка­пиллярам, составляющим их внутреннюю пористую структуру. В общем случае отжим сока идет одновременно как по каналам между частицами, так и по капиллярам внутри частиц.

Процесс отжима сока рассматривают как движение несжи­маемой жидкости в деформируемой пористой среде. Экспери­ментально установлено, что движение жидкости в этом случае носит ламинарный характер.

В процессе прессования получают сусло I, II и III фракции (давления) и выжимки.

Ход процесса прессования виноградной мезги зависит от скорости перемещения сока по дренирующим каналам под дей­ствием давления внутри прессуемой массы. Эффективность прессования определяется не только величиной давления и про­должительностью процесса, но и свойствами мезги: площадью сечения и длиной дренажных каналов в ней, реологическими характеристиками, вязкостью сока и др. В связи с этим боль­шое значение имеет способ подготовки сырья перед прессова­нием. Воздействия, способствующие биологической инактива­ции клеток ягоды, плазмолизу, нарушению их структуры и т. п., облегчают и ускоряют выделение сока при прессовании в 1, 2—*

с прессованием необрабо­танной мезги. К таким воз­действиям относятся суль­фитация мезги, обработка ее ферментными препара­тами, теплом, электриче­ским током, предваритель­ное подбраживание мезги и др.

При прессовании сусло из мезги выделяется нерав­номерно (рис. 12): в пер­вый период процесс идет быстро, затем его скорость

резко снижается и остается до конца малой. Выход сусла из мезги, загруженной в пресс, зависит от величины давления на мезгу и последовательности его изменения, продолжительности прессования, толщины слоя и температуры мезги, начального содержания в ней сока, характера клеточной структуры частиц мезги и степени ее разрушения при предварительной обработке. Наиболее существенно он зависит от скорости возрастания удельного давления на мезгу и продолжительности прессо­вания.

Для эффективного извлечения сусла из виноградной мезги прессованием в статических условиях в начале процесса до­статочно увеличивать давление в среднем на 6 кПа/мин. В та­ком режиме прессования за 30 мин извлекается до 80 % сусла от общего его выхода, в полученном сусле содержится не бо­лее 100 г/л взвесей. При прессовании свежедробленой мезги прирост удельного давления не должен превышать (в кПа/мин): в начале процесса 30, в середине 130—145, в области докрити-че'ских давлений 1600—2000.

Быстрое наращивание рабочего давления в процессе прессования ви­ноградной мезги недопустимо, так как оно создает местные переуплотнения, вызывает сильные гидравлические удары, увеличивает перепады давления в слоях мезги и на разделяющей перегородке. Все это приводит к разбрыз­гиванию сусла, обогащению его взвесями и фенольными веществами и в то же время не способствует сокращению общей продолжительности извлече­ния сусла. Прессование мезги при повышенных темпах роста давления (50— 100 кПа/мин) увеличивает скорость выделения сока в начале процесса, сред­няя же скорость сокоотдачи за полный цикл прессования оказывается ниже, и сусло обогащается взвесями. При увеличении толщины слоя прессуемой мезги падает относительная скорость сокоотделения и снижается содержа­ние взвесей в сусле.

В процессе прессования сечение пор мезги уменьшается и сопротивление их прохождению сусла увеличивается. В связи с этим стремятся уменьшить толщину слоя и объем отжимаемой массы и принимают меры для периодического или непрерывного устранения переуплотнения твердых частиц мезги. Эффсктив-

Рис. 13. Схема прессов, работаю­щих без перемещения мезги по дре­нирующей поверхности: а — корзиночный пресс верхнего давле­ния', б — горизонтальный пневматический пресс

Рис. 14. Схема шнекового пресса, обеспечивающего перемещение мезги по дренирующей поверхности с од­новременным сжатием

Сусло

ность прессования особенно повышается при рыхлении мезги. Периодическое ее перемешивание способствует более быстрому извлечению сока, сокращает продолжительность процесса, по-, вышает выходы сусла. Химический состав сусла при этом из­меняется незначительно, но содержание взвесей увеличивается на 20-25%.

Интенсивное или продолжительное рыхление способствует более полному извлечению сока из мезги при меньших вели­чинах прессующего давления, ускоряет процесс, но приводит к значительному увеличению количества взвесей в сусле и за­метному ухудшению его технологических свойств.

Способ прессования в динамических условиях в режиме постепенно возрастающего удельного давления наиболее при­емлем для переработки стекшей мезги, из которой пред­варительно отобрано не менее половины содержащегося в ней сока.

Прессование виноградной мезги осуществляют на вино­градных прессах, разнообразных по принципу действия рабочих органов и конструкции, двумя способами: изменением объема мезги под действием силы Р без перемещения мезги по отно­шению к дренирующей поверхности (рис. 13) и изменением объема мезги при ее перемещении по отношению к дренирую­щей поверхности с помощью шнека, имеющего переменный шаг (рис. 14).

Независимо от принципа работы прессов процесс прессования всегда сопровождается деформацией и разрывом твердых ча-94

стиц мезги, что способствует переходу в жидкую фазу раство­римых компонентов, содержащихся в кожице и семенах. В за­висимости от типа пресса и режима его работы сусло в боль­шей или меньшей мере обогащается веществами, переходя­щими из кожицы и семян, а также взвесями. В одних случаях, например при получении высокоэкстрактивных вин типа кагора, портвейна, мадеры, это допустимо или желательно, в других, например при получении белых столовых вин и шампанских виноматериалов, должно быть сведено к минимуму. Поэтому тот или иной тип пресса выбирают в зависимости от конкретных условий и технологических требований.

Прессование мезги без ее перемещения по отношению к дре­нирующей поверхности осуществляется в корзиночных прессах периодического действия. При прессова­нии на этих прессах мезги или целых гроздей в нормальном режиме процесс проходит в мягких механических условиях, ко­жица ягод деформируется незначительно, семена не дробятся. Основной недостаток прессов периодического действия — их ма­лая производительность.

На прессах периодического действия получают сусло доста^ точно высокого качества при соблюдении следующих техноло­гических требований: начальная толщина слоя прессуемой мезги должна быть не более 1, 2 м; прессование начинают не­медленно после загрузки пресса; давление увеличивают посте­пенно, каждый раз давая стечь основной массе сусла; после резкого падения скорости отделения сусла давление снимают и проводят равномерное рыхление (перелопачивание) недожа­той мезги. За полный цикл прессования делают не менее двух рыхлений мезги. В результате такого прессования получают обычно три фракции прессового сусла: I, II и III давлений.

В шнеков ых прессах непрерывного дейст­вия изменяется объем мезги при одновременном перемещении ее по отношению к дренирующей поверхности. Эти прессы, получившие в винодельческой промышленности наиболее ши­рокое распространение, высокопроизводительны, компактны, удобны в эксплуатации и хорошо комплектуются с другим обо­рудованием. Однако в них мезга подвержена наиболее интен­сивным механическим воздействиям. В процессе прессования твердые частицы мезги сильно деформируются, кожица части­чно разрывается и перетирается, отдельные семена могут дро­биться вследствие сильного трения мезги о поверхности рабочих органов. При таких условиях получаемое сусло интенсивно обо­гащается фенольными и азотистыми веществами, железом, а также содержит много взвесей. Поэтому шнековые прессы можно использовать для отжатия сусла только в том случае, если из него планируется готовить вина, в которых допустимо или желательно повышенйое содержание полифенолов и дру­гих экстрактивных веществ,

'. /.; - м '
! > ' niiiiiH...... < & 1 'М'М: ' i 1 ■

Более высокое качество сусла обеспечивается при прессо­вании гроздей или мезги в тонком слое на ленточных прессах непрерывного действия, в которых сжатие происходит в клино­вом зазоре между двумя эластичными перфорированными бес­конечными лентами при их вращении на барабанах.

Иногда на винодельческих предприятиях применяют одно­временно прессы различных типов: для первого прессования — корзиночные прессы, обеспечивающие высокое качество сусла для получения столовых вин, а для последующих прессований при высоких уровнях давления — шнековые прессы, сусло с ко­торых используют для получения крепленых виноматериалов.

Распространены также схемы, предусматривающие отделе­ние всего высококачественного сусла на секционно-шнековых стекателях с последующим окончательным прессованием стек­шей мезги на шнековых прессах непрерывного действия. В этом случае обеспечивается высокая производительность и получа­ются отдельные фракции сусла для шампанских виноматериа­лов или столовых марочных вин, а также ординарных столо­вых вин и крепленых виноматериалов.

Выходы отдельных фракций прессового сусла зависят от количества сусла-самотека, отделяемого перед прессованием, механического состава гроздей перерабатываемого винограда и типа применяемого пресса. При технологических расчетах при­нимают следующие средние объемные количества отдельных фракций сусла от общего его выхода из 1 т винограда (в %): I давления — 27, II — 11, III — 4.

Прессовое сусло по своему химическому составу и технологическим свойствам отличается от сусла-самотека. Оно содержит меньше сахара, больше фенольных и азотистых ве­ществ. Прессовое сусло I давления используют частично или полностью для получения марочных вин. Сусло II и частично I давления идет на ординарные столовые и крепленые вина. Сусло III давления, имеющее наиболее низкое качество, исполь­зуют в производстве ординарных крепких вин.

Выжимки, остающиеся после выделения из мезги сусла прессованием, состоят в основном из кожицы и семян виноград­ных ягод. Содержание сока в выжимках зависит от величины прессующего давления и продолжительности прессования.

Выход выжимок с гребнями зависит от типа применяемого пресса и в среднем составляет (в % от массы перерабатывае­мого винограда): для прессов непрерывного действия 13—15 и периодического действия 17—21. В выжимках, получаемых при переработке винограда с отделением гребней, в среднем со­держится (в %): кожицы ягод 65, семян 32, обрывков греб­ней 3.

Хорошо отпрессованные выжимки представляют собой рых­лую массу, легко рассыпающуюся и не оставляющую следов ка­пель после сильного сжатия в руке.

Выжимки по сравнению с мезгой имеют значительно меньшую величину m_v, которая практически зависит от степени отжатая, т. е. от влажности. Величина m_v хорошо отжатых выжимок (влажностью около 50 %) у белых винных сортов винограда составляет в среднем 0, 51—0, 52 т/и³. Для выжи-ыок с очень малым содержанием сока величины углов скольжения ср и коэф­фициента трения f имеют большее значение, чем у жирной и стекшей мезги, а их зависимость от материала поверхности становится несущественной. Раз­личия Ф и / для выжимок зависят не только от микрорельефа поверхности скольжения, но и от смачивания се соком и характера когезионного отрыва частиц друг от друга.

Виноградные выжимки — ценный вторичный продукт вино­делия. Они поступают на специальную переработку для полу­чения спирта и виннокислотного сырья.

ОСВЕТЛЕНИЕ СУСЛА

Осветление сусла проводят с целью удаления из него за­грязняющих примесей, частиц виноградной грозди, а также ди­кой микрофлоры. Вместе с твердыми мутящими частицами от­деляются сорбированные на них ферменты, что способствует уменьшению окисления сусла. От полноты осветления сусла в значительной мере зависит качество будущего вина. В част­ности, осветление сусла положительно влияет на ход брожения и формирование букета. Вина, получаемые из хорошо ос­ветленного сусла, имеют более гармоничный вкус, развитый аромат, отличаются лучшей прозрачностью и стабиль­ностью.

Хорошее осветление сусла создает благоприятные условия для медленного брожения и более полного сохранения арома­тических веществ, переходящих из винограда и возникающих во время брожения. Поэтому, чем выше температура брожения, тем меньше взвесей должно содержать сусло.

Полное осветление сусла не всегда является необходимым. В сусле, направляемом на брожение, допускается содержание 2—5 % взвесей.

В зависимости от назначения получаемого виноматериала и конкретных технологических условий в винодельческой про­мышленности применяют различные способы осветления сусла: отстаивание, центрифугирование, электросепарирование (элек­трофлотацию) и др.

Отстаивание является основным и наиболее широко приме­няемым способом осветления сусла перед брожением. Оно обес­печивает многосторонний технологический эффект и приводит к формированию свойств сусла, наиболее благоприятных для получения высококачественных вин.

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

4 Заказ, 4» 1927 97

нерастворимых соединений, от которых осветленную часть су­сла отделяют декантацией.

Отстаивание виноградного сусла сопровождается физиче­скими процессами, связанными с адгезией, флокуляцией, седи­ментацией, а также биохимическими превращениями, обуслов­ливающими ферментацию сусла, при которой проходят окисли­тельные и другие химические реакции. Все эти реакции приводят к образованию соединений, выпадающих в осадок, что способствует лучшему осветлению сусла.

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

Физические процессы, протекающие при отстаива­нии сусла, сводятся к гравитационному разделению жидкой и твердой фаз. Скорость этих процессов зависит от сопротивления жидкой среды движению в ней твердого тела, т. е. от физиче­ских свойств суспензии и размеров твердых частиц.

Размеры оседающих частиц можно определить по кривым их распределения в сусле и виноматериалах, построенным на основе замера оптической плотности системы при седимента-ционном анализе. На рис. 15 показана такая кривая, получен­ная для сусла сорта Алиготе, содержащего около 10 % твердых частиц. При этом идет свободное осаждение частиц. Когда со­держание твердой фазы в осветляемой жидкости становится больше 10 %, сами взвешенные частицы начинают препятство­вать седиментации. В таком случае происходит так называемое стесненное осаждение, при котором скорость осаждения меньше, так как она зависит не только от величины частиц и силы тя­жести, но и от их концентрации. Например, при концентрации твердой фазы 10 % скорость стесненного осаждения в 2 раза меньше, чем свободного, а при концентрации твердой фазы 25 % — почти в 6 раз меньше. Скорость стесненного осаждения

Ч» = ^vo [ V^25C^C^- 4, 5C₀],

где v₀ — скорость свободного осаждения, м/с; С₀ — концентра­ция частиц в суспензии, кг/м³.

Биохимические процессы, проходящие при отстаи­вании, существенно влияют на качество и формирование техно­логических свойств сусла. В результате биокаталитического действия о-дифенолоксидазы, содержащейся в виноградном су­сле, в присутствии растворенного кислорода протекают окисли­тельные реакции. Содержание в сусле о-дифенолоксидазы ко­леблется в широких пределах в зависимости от сорта вино­града, поэтому скорость окисления компонентов сусла, полученного из ягод винограда разных сортов, неодинакова. 98

В созревании сусла участвуют также С, % пектолитические и протеолитические фер- 1Z5\\ менты. В результате изменяется химиче- ' ^ч ский состав- сусла: накапливаются про­дукты окисления фенольных соединений, уменьшается количество белкового и об­щего азота, протопектин превращается в пектин, коагулируют и выпадают в оса­док высокомолекулярные соединения и коллоиды.

Большое значение при отстаивании сусла имеет взаимодействие фенольных и азотистых веществ, в результате чего образуются нерастворимые танаты, ко­торые коагулируют и увлекают в осадок более мелкие частицы, а также клетки дрожжей и других микроорганизмов, что обеспечивает благо­приятные условия для последующего брожения сусла на дрож­жах чистой культуры.

После отстаивания и ферментации изменяются цвет, аромат и вкус сусла. Цвет становится более темным с желто-коричне­выми тонами, аромат усиливается, вкус приобретает зрелость и специфику, свойственную сорту винограда.

При переработке плесневелого винограда получается сусло с большим содержанием окислительных ферментов, в присут­ствии которых окислительные процессы проходят более глубоко и с большей скоростью. Такое сусло вскоре теряет свои нор­мальные качества, буреет, и в вине развивается порок — окси-дазный касс. В этих случаях применяют специальные техно­логические приемы, направленные на подавление окислитель­ных процессов, и сокращают продолжительность отстаивания.

Продолжительность процесса зависит от назначения и со­става сусла, содержания в нем взвесей и микроорганизмов и колеблется от 14 до 24 ч. В большинстве случаев достаточное осветление и ферментация сусла обеспечиваются за 14—16 ч.

Одно из основных технологических условий нормального ос­ветления сусла при отстаивании — исключение его забражива-ния. Выделение из сусла диоксида углерода даже в незначи­тельном количестве в самом начале забраживания приводит к фиксации мельчайших газовых пузырьков на поверхности взвешенных в сусле частиц и препятствует их осаждению. Для предупреждения забраживания сусла применяют сульфита­цию, охлаждение перед отстаиванием или ком­бинацию этих двух приемов.

Применение сульфитации для предупреждения забражива­
ния сусла во время отстаивания основано на способности S0₂
(диоксида серы) угнетать жизнедеятельность микроорганиз­
мов, в том числе дрожжей.
⁴* 99

Диоксид серы в сусле или вине находится в четырех формах: газообразного S0₂, недиссоциированной сернистой кислоты H₂S0₃, ионов бисульфита HS0₃^_ и сульфита S0₃²~. Наиболь­шей антимикробной активностью обладает недиссоциированная форма сернистой кислоты, меньшей — S0₂ и HS0₃-. Содержа­ние этих активных форм в сульфитированном сусле или вине увеличивается с уменьшением рН, но всегда составляет не­большую часть от общего количества сернистой кислоты. По­этому в высококислотных сусле и вине токсическое действие сернистой кислоты при прочих равных условиях проявляется сильнее.

Помимо угнетения микроорганизмов сернистая кислота по­давляет действие окислительных ферментов в сусле. Наряду с этим она обладает восстанавливающими свойствами и по­нижает окислительно-восстановительный потенциал. Сернистая кислота легко окисляется кислородом в серную, в результате чего предохраняются от окисления составные части сусла и вина.

Опытные данные М. А. Герасимова показывают, что свободная сернис­тая кислота удерживается в сусле в незначительном количестве —• всего 12—17 мг/л. Некоторая часть свободной сернистой кислоты окисляется в серную, но наибольшее ее количество вступает в химическое взаимодей­ствие с компонентами сусла и переходит в связанное состояние. Поэтому в продуктах виноделия сернистая кислота содержится всегда в двух фор­мах: свободной и связанной, каждая из которых имеет определенные физи­ко-химические, химические и биологические свойства.

Связанная форма сернистой кислоты составляет 80—90%. В виноград­ном сусле она представлена в основном глюкозо- и альдегидсернистой кис­лотами. В внноматериалах преобладают соединения SO2 с уксусным аль­дегидом и кетокислотами. Способностью активно связывать SO2 обладают также уроновые кислоты, арабиноза, ксилоза, рамноза и отдельные анто-цианы, но их роль несущественна в связи с малой концентрацией этих ве­ществ в сусле и вине. Сахара участвуют в реакции соединения с сернистой кислотой своей открытой формой. Реакция проходит по следующей схеме:

S02OH

/

R — СН = О + HS0₂OH ^ R — СН

Образовавшееся соединение диссоциирует по уравнению