Применение измерительных приборов в виноделии

Измерительные приборы

Зрение, обоняние и вкусовые рецепторы расскажут опытному виноделу все о характере сусла и о технике, которую нужно применить, чтобы из этого сусла получилось отличное вино. Но да же опытным виноделам не следует полагаться исключительно на органы чувств: чтобы правильно изготовить вино, следует руководствоваться не только собственными вкусовыми привычками, а и общепринятыми критериями.

Измерение и анализ

Сегодня в лаборатории можно полностью проанализировать состав вина, выявить наличие даже тех веществ, которые присутствуют только в следах. Как показала практика, такие методы слишком затратные. Достаточно произвести замер двух величин: кислотности и удельного веса сусла.

Приборы, которые используют для замера (цилиндр для измерения кислотности, ареометр для измерения плотности сока, сусла, вина), входят в комплект базового оборудования и их рекомендуется приобрести.

Цилиндр измерения кислотности

Цилиндр измерения кислотности работает по такому принципу: до определенной отметки наливают жидкость (вино, напиток и т. п.) и в нее добавляют специальный раствор (бромтимоловый синий), который при нейтрализации содержащихся в вине кислот изменяет его цвет. Раствор-индикатор постепенно добавляют, размешивают и проверяют цвет смеси. Процедуру повторяют до тех пор, пока цвет не изменится. Кислотность вина определяют по общему количеству раствора-индикатора, т.е. по состоянию жидкости в измерительном цилиндре. Подробные инструкции можно получить у производителя.

С помощью цилиндра измерения кислотности определяют общее содержание кислот, без разделения на виды кислот. Различают преимущественно винную, яблочную, лимонную, молочную и уксусную кислоты. Кислотность измеряется в г/л или %. Причем общую кислотность измеряют в винной кислотности. Цилиндр для измерения кислотности и специальный раствор должны совмещаться между собой, поэтому покупать их следует у одного и того же производителя (закупая основное оборудование, не забудьте заказать и раствор).

Весы эксле

Весы Эксле — так называемые гидростатические весы, которые используются для технических и научных целей, — изобрел житель Пфорцхейма, механик и золотых дел мастер Христиан Фердинанд Эксле.

Весы Эксле имеют только одну шкалу, которая показывает °Ое (градус Эксле), если измерительная жидкость (при 20 °С) имеет такой же удельный вес, как и дистиллированная вода при 20 °С, — 1,000. Если удельный вес со ставит 1,001, шкала покажет 1 °Ое и так далее.

Больший удельный вес «водного раствора» объясняется только наличием других веществ. «Водный раствор» сусла содержит среди всего прочего экстрактивные вещества, преимущественно сахар. Это, по меньшей мере, объясняет, почему общий экстракт (сахар и другие растворимые вещества) сусла с 80 °Ое (удельный вес 1,080) выше, чем у сусла с 70 °Ое. Если предположить, что данный излишек общего экстракта в значительной степени приходится на избыток сахара, то получится, что удельный вес, измеренный в °Ое, — это мера содержания сахара, а значит, и качества сусла. В других странах используются альтернативные калибровки ареометра для определения концентрации виноградного сусла. В Австрии ее измеряют клостернойбургским ареометром: 1 °КМР соответствует 5 °Ое. Во многих странах (эта традиция появилась во Франции) удельный вес сусла измеряют в градусах Боме, показывающих возможное содержание спирта после полного сбраживания сахара (в объёмных процентах). Показания в градусах Брикса и градусах Баллинга показывают приблизительное содержание сахара (1 градус Брикса = 18 г/л сахара). В законах о виноделии больше не при меняют понятие «градус Эксле». Его заменили понятием «естественное содержание спирта», выраженным в общепринятых в Европе «объемных про центах спирта». В этой книге и дальше будет использоваться понятное и удобное значение «градус Эксле».

Работа с весами Эксле

Цилиндр для ареометра (его размер зависит от типа ареометра) наполняют суслом или вином. Частицы мути следует максимально удалить, для чего нужно процедить сусло через марлю.

Если сусло или молодое вино измеряется во время или сразу после брожения, его нужно взбалтывать, пока не перестанут появляться пузырьки углекислого газа. Затем в него опускают ареометр так, чтобы она свободно плавала, но не глубже, иначе жидкость на горлышке искажает результаты измерения.

Удельный вес сусла измеряется по верхнему или нижнему краю мениска. Результат будет правильным, только если проба была сделана при 20 °(15 °С для некоторых устаревших моделей). Если температура отклоняется от исходной величины, следует сделать необходимые поправки. Желательно применять прибор со встроенным термометром. Он обойдется дешевле, чем два отдельных прибора, к тому же будет удобнее в использовании: нужные величины можно измерить за один раз. Впрочем, нам подойдет и дешевая, неотградуированная модель.

Для справки

Гидростатические весы работают следующим образом: ареометр погружается в жидкость до тех пор, пока масса вытесненной жидкости не сравняется с собственным весом ареометра. Чем меньше плотность жидкости, тем глубже погружается ареометра и тем больше жидкости она вытесняет. Удельный вес определяют по глубине погружения.

Рефрактометр

Удельный вес сусла можно определить не только при помощи весов Эксле, но и рефрактометром. Этим оптическим прибором измеряют светопреломление в жидкости. Так как сусло с различным содержанием сахара по разному преломляет свет, то уровень сахара можно измерить и таким способом: преломление света считывают по шкале, выраженной в Brix.

Рефрактометры дороже ареометров, зато они позволяют определить удельный вес сока отдельных ягод. Не помешают даже примеси, причем мезгу и сусло проще замерить рефрактометром, чем весами Эксле. Виноградарям необходим рефрактометр, чтобы следить за созреванием винограда. Рефрактометр с термокомпенсацией можно свободно купить в Украине по приемлемой цене.

Рефрактометрия как метод определе­ния концентрации двухкомпонентных рас­творов нашел широкое применение в раз­личных областях пищевой и химической промышленности в качестве быстрого и достаточно точного экспресс-метода кон­троля технологического процесса. Вопро­сам определения концентрации этилового спирта и общего экстракта в технологии ви­ноделия на основании одновременного из­мерения показателя преломления и плотно­сти различных винодельческих продуктов посвящены работы А.С.Вечера, предложив­шего еще в 50-60-х гг. прошлого века мето­дики, которые давали удовлетворительные результаты. Однако отсутствие адекват­ной математической модели напитка, а так­же точных приборов для измерения пока­зателя преломления и плотности привело к тому, что, во-первых, были получены прак­тические формулы, специфические для каж­дой группы продуктов и полупродуктов ви­ноделия, а во-вторых, точность метода не могла конкурировать с точностью методов, основанных на определении объемной доли этилового спирта и общего экстракта вина по измерению плотности отгона и вина. В настоящее время разработаны приборы для одновременного измерения коэффициента преломления и плотности жидких сред, ко­торые имеют модульное исполнение в зави­симости от требуемой точности измерения. В зависимости от выбранной комплектации, точность измерения коэффициента прелом­ления – от 0,00002 nD, точность определе­ния плотности – от 0,000005 г/см³, а само из­мерение занимает не более 30 с, что натал­кивает на мысль о целесообразности их ис­пользования для определения спирта и об­щего экстракта вин и напитков.

В журнале Виноградарство и виноделие №2 2011г.  в статье Р.Г.Тимофеева, к.т.н., н.с. отдела технологии виноделия Национальный институт винограда и вина «Магарач» предложено применения формул для определения концентра­ции спирта и общего экстракта, опробованные А.С.Вечером (доктор биологических наук, советский и белорусский биохимик растений, академик АН БССР и поэт).

Адаптированные под показания сахарной шкалы рефрактометра формулы для определения объемной доли этилового спирта S % об. и массовой кон­центрации экстракта Э, г/100 см³, будут вы­глядеть следующим образом:

Для сухих вин:

S=0,3624*B*h-0,3680*Fd    (8)

Э=0,1288*(B*h+Fd)+p         (9)

Для сладких вин:

S=0,3662*B*h-0,3642*Fd    (10)

Э=0,1302*(B*h+Fd)+p         (11)

Где В – показания сахарной шкалы рефрак­тометра, градусы Брикса (°Вх);

h – отноше­ние показаний погружательного рефракто­метра к соответствующим показателям са­харного рефрактометра, и которое можно определить по показаниям сахарного реф­рактометра из табл. 2;

Таблица 2

Значения коэффициента h в зависимости от показаний сахарной шкалы рефрактометра

В, °Вх	h	В,°Вх	h	В, °Вх	h
0,0	3,75000	7,0	3,83571	15,0	4,03333
1,0	3,75000	8,0	3,85250	16,0	4,05625
2,0	3,75000	9,0	3,88000	17,0	4,08235
3,0	3,75000	10,0	3,91200	18,0	4,10556
4,0	3,77500	11,0	3,92909	19,0	4,13158
5,0	3,79000	12,0	3,95417	20,0	4,16000
6,0	3,81333	13,0	3,97692	21,0	4,18810
7,0	3,83571	14,0	4,00357	22,0	–

Fd = 1000 *(d₂₀²⁰ – 1 ) – функция плотности вина;

р = 0,07 *(S – 10) – поправка на каждый процент превышения объемной доли этилового спирта выше 10% об., которая учитывается, если вычисленная по формуле (8) или (10) объемная доля спир­та в вине превышает 10% об.

Рассмотрим пример:

Определим содержание спирта в образце:

S=0,3624*B*h-0,3680*Fd

Работаем при температуре 20°С. Рефрактометром измеряем содержание сахара в вине или сусле. Допустим считанное показание шкалы “20,5%” – это будет параметр “В” – показания сахарной шкалы рефрак­тометра, градусы Брикса (°Вх)”. Ареометром типа АОН измеряем удельную плотность исследуемого вина, допустим считанное показание шкалы (d₂₀²⁰⁾ – 1052 кг/м3. Используя (d₂₀²⁰⁾ – 1052 кг/м3 вычисляем Fd =1000* (1,052-1)= 52. По таблице 2 определяем значение h для показания рефрактометра (В), это значение – 4,16. В формулу подставляем полученные значения (предполагаем, что исследуемый образец это сладкое вино) 

S=0,3662*B*h-0,3642*Fd=0,3662*20*4,16 – 0,3642*(52)= 30,4678-18,9384=11,53.

Содержание спирта в вине составляет 11,53%.

Определим содержание экстрактивных веществ:

Э=0,1302*(B*h+Fd)+p , где:

“В” – известный нам параметр, показания сахарной шкалы рефрак­тометра – 20%

“h” – значение, которое мы определили по таблице 2 для показания рефрактометра (В), это значение – 4,16

“Fd” – значение, вычисленное по формуле с учётом удельной плотности исследуемого вина, допустим считанное показание шкалы (d₂₀²⁰⁾ – 1,052 кг/м3. Используя (d₂₀²⁰⁾ – 1,052 кг/м3 вычисляем Fd =1000* (1,052-1)= 52

“р” = 0,07 *(S – 10) – поправка на каждый процент превышения объемной доли этилового спирта выше 10% об., которая учитывается, если вычисленная по формуле (8) или (10) объемная доля спир­та в вине превышает 10% об. “S” – рассчитанное нами содержание спирта. “p” = 0,07*(11,53-10)= 0,1071

Э=0,1302*(20*4,16+52)+0,1071= 0,1302*135,2+0,1071=17,6+0,1071=17,7

Содержание экстрактивных веществ составляет 17,7%

Массовая концентрация общего экстракта представляет собой суммарную концентрацию всех, растворенных в вине, нелетучих веществ, включая углеводы, глицерин, нелетучие кислоты, азотистые соединения, дубильные и красящие вещества, минеральные вещества.

А теперь смотрим на исследуемый образец вина. В нашем случае было вино специального типа “Такадо гранат” от ТМ Коблево. На этикетке указано: содержание спирта – 11%, содержание сахара – 15,5-16,5%. Как видим достоверность измерений вполне достаточна для домашних условий.

Виномер

Содержание спирта легко (но неточно) измеряется также виномером. Он показывает, исходя из разного капиллярного эффекта жидкостей с различным содержанием спирта, долю алкоголя.

Учтите, что сносный результат можно получить, если вино:

• почти перебродило;
• прозрачно;
• содержится при температуре около 15 °С.

Прибор далеко не универсален, но низкая цена оправдывает покупку, чтобы, например, восстановить изначальный удельный вес сусла (причем учитывается концентрация) или определить снижение содержания спирта из-за возбудителя болезни.

Определение содержания сахара по удельному весу сусла

Точное определение содержания сахара — процедура дорогостоящая. Относительно точно содержание сахара можно определить по удельному весу сусла:

содержание сахара = удельный вес сусла х 2,6 – дистиллят.

Дистиллят виноградного сусла хорошего года составляет 25 (мало кислот), плохого года — 30 (много кислот).

Для других плодов величина дистиллята колеблется в зависимости от их не содержащего сахара экстракта. Содержание сахара можно определить с достаточной точностью, если в зависимости от кислот принять за дистиллят 20—40; если удельный вес сусла измеряют после добавления воды, дистиллят должен быть соответственно меньше. По содержанию сахара вычисляют возможное содержание спирта: 16,8 г/л сахара содержит 1 об. % спирта, следовательно, содержание сахара делим на 16,8.

Поясним на примере:

Удельный вес сусла: 80 °Ое х 2,6= 208

Содержание кислот: 8 % (мало кислот), дистиллят 25

Содержание сахара        183 г/л

После завершения брожения ожидаемое содержание спирта составит: 183:16,8= 10,9 об. %

Определение содержания спирта а по удельному весу сусла

Содержание спирта можно легко, хотя и не очень точно, измерить ареометром. А вот весы Эксле здесь не подойдут. Для большей точности и надежности используют прибор со специальной калибровкой -10…+20 °Ое.

В отличие от способов определения удельного веса сусла, точное количество вина определяется в зависимости от величины используемых ареометра и цилиндра.

Измерение происходит следующим образом.

Определить удельный вес вина. Возможна поправка на температуру.
Налить вино в колбу Эрлен-Мейера, мерный цилиндр сполоснуть водой, которую затем вылить в колбу Эр лен-Мейера.

На газовой или спиртовой горелке (спиртовка для приготовления фондю) уварить приблизительно половину вина.
Уваренную жидкость снова вылить в мерный цилиндр, несколько раз сполоснуть колбу Эрлен-Мейера водой и залить ее в цилиндр.

Долить воды, чтобы и точности по лучить исходное количество жидкости, довести температуру до 20 °С.
Заново измерить удельный вес вина.

Умножив удельный вес сусла в измерении 2 (удельный вес после добавления воды) на 2,6, получим содержание экстракта в г/л. Под экстрактом подразумеваются все нелетучие компоненты вина, т. е. все вещества, которые остаются после уваривания вина.

В общий экстракт входит также сахар. Экстракт, не содержащий сахара, — важная величина для аналитической оценки вина. Не содержащий сахара экстракт немецких виноградных вин чаще всего составляет 18—30 г/л, сред нее значение — 22 г/л. Можно сказать, что при высоком содержании кислот содержание экстракта (не содержащего сахар) столь же высоко. И наоборот: по общему экстракту можно судить о наличии еще не сброженного сахара. Для сусла содержание сахара высчитывается по уже описанным формулам, для вина из общего экстракта вычитаем 18—30 г/л и получаем нужную вели чину в г/л. Вино средней кислотности и общим экстрактом в 40 г/л содержит, к примеру, 40 – 22 = 18 г/л сахара. Если из величины 2 вычесть вели чину 1, получим содержание спирта в объемных процентах.

Вычисление исходного удельного веса сусла

В случае перебраживания после завершения брожения, при насыщении после начала брожения или в целях проверки может понадобиться высчитать исходный удельный вес сусла до начала брожения. К сожалению, подходящего метода для точного рас чета исходного удельного веса пока не существует. Все способы дают по грешность до 5 °Ое. Учитывая это, рекомендуется следующий прием: содержание спирта выводят из разницы между удельным весом сусла до и после испарения спирта, а затем применяют следующую формулу: Исходный удельный вес сусла =6,5 х содержание спирта (в объемных процентах) + удельный вес сусла после испарения спирта + прибавка.

При прессовании несброженной мезги прибавка составляет 2 °Ое, при сбраживании мезги — 6 °Ое. Для этого подсчета не нужно различать общий и не содержащий сахара экстракт, содержание сахара для исходного удельного веса сусла не имеет никакого значения.

По материалам “Домашнее виноделие” В.Фогеля