Преобразование вина и его обработка - Осаждение взвешенных частиц вин

Факторы устойчивости мути.

При обнаружении помутнения возникает чрезвычайно важный практический вопрос, с какой скоростью и в силу каких причин взвешенные частицы собираются в нижней части сосуда. Если осаждение протекает быстро и полно, то простое снятие с осадка (декантация) дает прозрачное вино. Если же оно происходит медленно и неполно, т. е. если муть обладает относительной устойчивостью и вино не может самоосветляться, то это создает значительные затруднения. Возникает необходимость в ряде операций — в осветлении, фильтрации или оклейке.
Вопрос о скорости осаждения взвешенных частиц в вине был изучен для одного частного случая — для помутнения в белых винах, вызванного каолином. Осаждение каолина и самоосветление у разных вин происходит с весьма различной скоростью, вплоть до того, что одни вина не восстанавливают своей прозрачности, тогда как другие приобретают прозрачность через пятнадцать дней.
Возникает вопрос: чем объяснить разницу в скорости погружения частиц каолина? Исходя из общих данных о поведении взвешенной в жидкости частицы, необходимо рассмотреть причины ее устойчивости.
Взвешенная частица прежде всего испытывает действие силы тяжести и также сопротивление, препятствующее ее оседанию. Скорость оседания, обусловленная действием этих двух сил, зависит от ряда факторов, учтенных законом Стокса.

где: D — удельный вес;
r — радиус частицы, предположительно шаровидной формы;
d — удельный вес;
v — вязкость жидкости;
g— напряженность силы тяжести.
Этот закон ограничивается лишь указанием тех сил, которые действуют на отдельно взятую частицу, не касаясь других сил, замедляющих выпадение взвешенных частиц:

1. действия сил диффузии (беспрерывного перемешивания частиц вследствие броуновского движения), весьма слабого в данном случае ввиду относительно большого веса частиц;
2. действия электрических сил отталкивания, препятствующих соприкосновению двух соседних частиц и обусловленных электрическими зарядами этих частиц, так как известно, что величина этих зарядов является одной из причин устойчивости мути.

Мы оставляем здесь в стороне такие факторы, как размеры частиц каолина, их удельный вес и число, поскольку во всех случаях опыты вели с одним и тем же продуктом в одной и той же концентрации. Исследование было направлено на изучение экспериментального влияния на скорость оседания частиц следующих причин: удельного веса (плотности) вина, вязкости его и электрических зарядов, сообщаемых частицами каолина в зависимости от кислотности вина.
Удельный вес или вязкость вина легко можно повысить прибавлением соответствующих количеств сахара или спирта. Можно также изменить электрический заряд частиц, изменяя кислотность. Частицы каолина в вине заряжены отрицательно, и их заряд можно уменьшить (повышая тем самым скорость осаждения), увеличивая концентрацию ионов Н+; можно также увеличивать заряд, повышая pH (см. главу V).
Опыты заключались в добавлении одинакового количества каолина в разные образцы одного и того же вина, плотность, вязкость и pH которого были предварительно изменены. Наиболее крупные частицы каолина оседали в течение нескольких часов, самые мелкие оставались в вине, сохранявшем мутность несколько дней или даже много недель. Наблюдение за оседанием частиц каолина в мутном вине проводили день за днем на черном фоне при боковом освещении и с приспособлением, описанным в главе о коллоидах.
В этих условиях плотность, вязкость и pH оказывали влияние в том направлении, какое можно было предвидеть. В частности, скорость осаждения заметно замедлялась при высоких pH. Введение 5% спирта или 100 г сахара также вызывало небольшое замедление. Но воздействия этих трех факторов в обычных пределах содержания их в винах все же незначительны, и обусловленные ими колебания в скорости осаждения частиц каолина, как правило, во много раз слабее, чем различия, наблюдаемые у разных вин.
В сущности, распределение вин по скорости осаждения каолина не имеет ничего общего с их плотностью, вязкостью или значением pH. Следовательно, эти три причины, учитываемые теорией, не достаточны для того, чтобы объяснить наблюдаемые явления. В вине, несомненно, существует одна или несколько других причин, влияние которых преобладает. Решающим фактором является присутствие слизистого вещества, так называемого декстрана.

Роль декстрана.

Для определения и оценки содержащегося в вине декстрана пользуются весьма простым приемом (в общих чертах описанным в главе о фильтрации), основанным на одном из свойств этого вещества, а именно на свойстве сильно задерживаться мелкопористыми фильтрами, например асбестовыми, засоряя их и постепенно уменьшая производительность.
На этом основании был поставлен следующий опыт. Десять различных белых вин, полностью осветлившихся после хранения в течение многих лет и оклейки, подвергали фильтрации и группировали в порядке возрастающего засорения фильтра; с другой стороны, определяли скорость осаждения в них каолина, введенного в количестве 2 г/л, и образцы группировали по степени возрастания устойчивости мути. Результаты группировок, проведенных на основании двух явно выраженных свойств, оказались одинаковыми. В другой серии опытов лишь один образец вина отклонялся от этой закономерности. В общем, по степени устойчивости мути можно установить, разумеется приближенно, относительные количества слизистых веществ, содержащихся в разных винах. Этот прием гораздо проще, чем способ, основанный на определении скорости заиливания фильтрующих поверхностей.
С этими двумя явлениями связано не только количество декстрана, но и состав вина. Например, введение спирта в вино, богатое декстраном, уменьшает скорость осаждения каолина, также как и увеличивает скорость засорения фильтра. Мы увидим в главе о фильтрации, что это действие обусловлено видоизменением декстрана, начинающейся его коагуляцией.
В качестве примера могут служить данные, относящиеся к четырем винам, подвергнутым ультрафильтрации, которые не вызывали ни малейшего заиливания и полностью осветлялись спустя пятнадцать дней после введения каолина, тогда как те же вина, не подвергавшиеся фильтрованию, обнаружили в тех же условиях следующие показатели, приведенные в табл. 33.

Таблица 33
Роль декстрана в заиливании фильтров и скорость осветления отстоем

Вино, содержащее много декстрана, спустя месяц содержало такую же муть, как ультрафильтрованное через двое суток. Во всех винах, подвергнутых ультрафильтрации, скорость оседания каолина была того же порядка, как и в растворах спирта одинаковой крепости.
Опыты по внесению в вино осадка дрожжей обнаруживали аналогичные результаты, но не во всех случаях одинаковые; известное значение имеет природа дрожжей.
Такое действие декстрана приписывалось вязкости, которую он якобы придает вину, но в обычных концентрациях он не влияет на степень вязкости вина, обусловленную главным образом содержанием спирта и сахара.

Образование осадков.

Мутные вина при хранении постепенно самоосветляются вследствие выпадения в осадок взвешенных частиц под действием силы тяжести. Само собой разумеется, и не требуется специального изучения этого вопроса (тем более излишнего, ввиду применения новых методов осветления), чтобы понять, что такое осаждение (седиментация) нуждается в известных условиях и зависит от ряда причин. Этот вопрос непосредственно связан с устойчивостью суспензий, образуемых мутящими частицами. Следовательно, понятия «медленное осаждение», «затрудненное осветление» и «высокая устойчивость мути» имеют одинаковый смысл.

1. Для осаждения частицы надо прежде всего, чтобы удельный вес ее превышал удельный вес вина, который колеблется в пределах 0,995 (у сухих вин) и 1,050 (у сладких вин). При прочих равных условиях осветление последних должно быть более затруднительным.
2. Даже при большом удельном весе частиц требуется, чтобы эти частицы не были слишком мелкими. Скорость осаждения при уменьшении их диаметра понижается очень быстро, так как сила притяжения уменьшается скорее, чем сопротивление, оказываемое жидкостью. Если, например, стеклянный шарик диаметром 1 мм, опущенный в воду, проходит 1 см в 0,05 секунды, то шарик диаметром 0,001 мм проходит то же пространство в течение 14 часов.

Некоторые слишком легкие или слишком мелкие частицы оседают, лишь будучи увлеченными более крупными частицами или частицами с большим удельным весом.

1. Приведенные цифры о зависимости скорости оседания частиц от их удельного веса и величины справедливы для жидкости, находящейся в состоянии полного покоя. Но достаточно малейшего различия температуры в каких-нибудь двух пунктах жидкости и связанного с этим весьма малого различия в плотности, чтобы возникла конвекция, движение среды, если более плотный слой расположен над менее плотным. В бутылке, содержащей вино с осадком, при небольшом нагревании через стенки наблюдается быстрое поднятие осадка. Если такое движение жидкости совершается очень медленно, например 1 см в неделю, то все же оно может превысить скорость опускания наиболее легких или наиболее мелких частиц и препятствовать осветлению жидкости.

Значение колебаний температуры вокруг бочек, в которых хранится вино, хорошо известно, известна также необходимость избегать движения воздуха в подвале и устранять влияние колебаний температуры наружного воздуха, однако это не всегда соблюдается. Чем крупнее посуда, тем больше опасность возникновения в ней конвекционного движения.

1. Независимо от конвекции падению частиц мути могут препятствовать сотрясения почвы или же выделение из вина газов. Обычно большое значение придают атмосферному давлению, рекомендуя переливать вино в период высокого давления, «когда дует северный ветер». Теоретически правильно, что газы в насыщенном растворе стремятся выделяться при понижении давления или при повышении температуры. При этом могут освобождаться также пузырьки газа, прилипшие к частицам мути или к стенкам и дну бочки. При погружении щепки в бутылку вина нередко можно наблюдать, что между поверхностью дерева и вином образуется слой воздуха, особенно в покрытых грязью точках; жидкость не смачивает дерево.

Но практически, исключая молодые вина с большим содержанием углекислого газа или находящиеся в брожении (в этом случае дрожжи могут собраться на поверхности вина), влиянием изменений атмосферного давления можно пренебречь. Установлено, что для выделения пузырьков газа из вина, насыщенного воздухом, надо, чтобы изменения давления на его поверхность значительно превосходили естественные колебания атмосферного давления. Однако в винах, содержащих много углекислого газа, 
достаточно, чтобы давление понизилось на несколько миллиметров, и начинается выделение газа. Более подробно об этом будет сказано в главе, посвященной оклейке.

1. Чрезвычайно важным фактором осаждения взвешенных частиц и осветления вина является присутствие или отсутствие веществ, играющих роль защитных коллоидов. Влияние последних заключается в том, что они препятствуют свертыванию, слипанию взвешенных частиц, увеличению их размера, а следовательно, их осаждению. Поэтому самоосветление качественных ликерных белых вин, изготовленных из винограда, подвергшегося благородному гниению, и содержащих много слизистых веществ (декстрана), происходит с большим трудом и во всяком случае требует нескольких лет. В таких винах, достигших прозрачности, легко заметить, что осаждение мути, образовавшейся при внесении каолина или дрожжей, т. е. осветление, протекает медленнее, чем в любом обычном вине или в том же вине, подвергшемся фильтрации (фильтровальный слой задерживает большую часть слизистых веществ).

Впрочем, многие белые вина даже при небольшом содержании слизистых веществ часто не самоосветляются, по крайней мере не достигают полной прозрачности по прошествии многих лет.

1. Несульфитированные молодые белые вина при свободном доступе воздуха часто осветляются в верхней части жидкости. Это может быть связано с действием кислорода, вызывающего образование трехвалентного железа, роль которого в флокуляции коллоидов, например при оклейке, хорошо известна.
2. Мутящие частицы способны прилипать к стенкам бочки или бута. Такое прилипание нередко наблюдается на стенках бутылок или при соприкосновении с пластинкой дерева. Кроме того, отложение частиц на дне сосуда и объем, занимаемый осадком, естественно зависят от формы сосуда.
3. Переходим к рассмотрению влияний, способных воздействовать на осаждение взвешенных частиц и образование ими осадков. Но кроме взвешенных в жидкости частиц, они могут образоваться и на внутренних стенках сосуда. Если частицы в жидкости находятся во взвешенном состоянии или в виде коллоидного раствора (золя), то прежде всего между состоянием равномерного распределения, требующим, чтобы частицы были достаточно малыми и легкими, и состоянием полного осаждения, наступающим при достаточно большой величине и удельном весе частиц, существует неравномерное распределение их, при котором число осаждающихся частиц жидкости увеличивается в геометрической прогрессии, а высота, в которой они находятся, уменьшается в арифметической прогрессии (закон Перрена). Это состояние является результатом совокупного действия силы тяжести и броуновского движения. В итоге концентрация частиц очень быстро понижается в направлении сверху вниз. 

Вещества, не образующие мути в жидкости, могут скапливаться в нижней части сосуда и здесь коагулировать.
В общем, осадки могут претерпевать некоторые изменения. Например, шаровидные частицы красящего вещества красного вина соединяются в хорошо различимые полупрозрачные розовые пластинки (чешуйки). В осадке старого вина можно иногда обнаружить с помощью микроскопа разные стадии этого превращения.

1. Концентрация танина в слое вина, находящегося в деревянных бочках в непосредственной близости к внутренней поверхности, отдающей вину танин, конечно, выше, чем в остальной массе, и в этом слое коагуляции протеинов, в значительной степени зависящие от концентрации танина, должны протекать быстрее. Помещая в бутылку белого вина, содержащего много протеинов, деревянную стружку, можно иногда отметить образование хлопьев по ее длине.
2. Дрожжи и бактерии способны размножаться в трещинах дерева и в осадках. Развитие дрожжей весьма возможно на стенках бочек даже в винах, содержащих свободный сернистый ангидрид, так как дрожжи постепенно связывают находящийся вблизи ангидрид. В сладких винах при хранении в бочках или в бутах в продолжение шести—восьми месяцев часто наблюдается, что осадки, состоящие из большого количества дрожжевых клеток, не содержат значительного количества свободного сернистого ангидрида и дрожжи, по-видимому, находятся в состоянии брожения, между тем как остальная масса вина остается еще прозрачной, часто не обнаруживая заметных признаков брожения или выделения газа, и даже содержит 80—100 мг/л свободного сернистого ангидрида. Можно считать, что развитие дрожжей на внутренних стенках бочек и в осадках может быть обычным явлением. На это указывает присутствие дрожжей в стадии размножения в воде после мойки бочки и в осадках сладких белых вин, даже если вина прозрачны и в них не наблюдается брожения в течение многих лет. Наконец, в бутылочных винах мы иногда наблюдали колонии дрожжей в хлопьях коагулированных протеинов или осевшими на дно.
3. Природа и толщина стенок посуды, по всей вероятности, также влияют на осветление вина. Пиво в малых бочках осветляется скорее, чем в больших, что можно приписать действию адсорбции. В резервуары с пивом нередко вводят древесные или металлические стружки или покрывают внутренние стенки слоем соответствующего материала, что ускоряет осветление, а также дображивание пива закрепившимися на них клетками дрожжей. Последнее могло бы быть использовано и в виноделии (поскольку красное вино по выходе из чана сохраняет сладость), и возможно, что это даже происходит при дображивании красных вин в бочках.