第二节 现代葡萄酒酿造工艺
一、葡萄酒酿造基本工艺
葡萄酒酿造就是将葡萄原料转化为葡萄酒。它包括两个阶段:第一阶段为物理化学或物理学阶段,即在酿造红葡萄酒时,葡萄浆果中的固体成分通过浸渍进入葡萄汁,在酿造白葡萄酒时,通过压榨获得葡萄汁;第二阶段为生物学阶段,即酒精发酵和苹果酸-乳酸发酵阶段。
葡萄原料中,20%为固体成分,包括果梗、果皮和种子,80%为液体部分,即葡萄汁。果梗主要含有水、矿物质、酸和单宁;种子富含脂肪和涩味单宁;果汁中则含有糖、酸、氨基酸等,即葡萄酒的非特有成分。而葡萄酒的特有成分则主要存在于果皮和果肉细胞的碎片中。从数量上讲,果汁和果皮之间也存在着很大的差异。果汁富含糖和酸,芳香物质含量很少,几乎不含单宁。而果皮由于富含葡萄酒的特殊成分,被认为是葡萄浆果的“高贵”部分。
葡萄酒酿造工艺因类型的不同其工艺流程有异,但共同的基本环节包括原料的机械处理、SO2处理、酵母添加及酒精发酵等过程的管理控制。
1.原料的机械处理
(1)破碎。压迫浆果以利于果汁流出。应尽量避免撕碎果皮、压破种子和碾碎果梗,以降低杂质含量。白葡萄酒还应避免果汁与皮渣接触时间过长。
破碎优点:①有利于果汁流出;②便于泵送原料;③有利于发酵“帽”的形成;④使果皮和设备上的天然酵母进入发酵基质;⑤使基质通风有利于酵母活动;⑥使浆果蜡质层的发酵促进物质进入发酵基质,顺利触发酒精发酵;⑦使果汁充分接触浆果固型物质,便于色素、单宁及芳香物质的溶解;⑧缩短发酵时间,消除整粒发酵的甜味,便于正确使用SO2。
破碎缺点:①对于霉变原料,破碎通风引起氧化破败会影响酒质;②高温地区会使初次发酵过于迅速;③单宁高的原料会溶解过多的单宁影响酒质,单宁溶解速度比色素要快得多;④增加杂质和酒渣的含量。
优质葡萄酒多轻微破碎,通过延长浸渍时间而不是提高破碎强度来加强浸渍作用。
破碎多与除梗一体化机械作业,小型生产也可人工操作。
(2)除梗。将果梗与浆果分开并除去。
除梗的优点:①减少发酵体积(总重3%~6%,总体积30%);②改良酒感,口味更柔和;③提高酒精度(0.5%)果梗汁水几乎无糖,吸收酒精;④提高色素含量(果梗可固定色素)。
除梗缺点:①果梗可吸收发酵热,限制温度,提高氧含量使发酵容易进行;②减少了空隙,增加压榨困难,加重氧化破败病;③提高酸度0.5%左右。
可根据条件全除(优质、柔和口味)或部分除梗(10%~30%)。
(3)压榨。通过机械压力使皮渣中的果汁或葡萄酒流出。
压榨对象:发酵后皮渣(红葡萄酒);轻微沥干的鲜果(白葡萄酒)。
注意:预处理后应尽快压榨,压榨应避免压出过多种子和种皮本身物质。压榨过程应缓慢,压力要逐渐增大。一般进行多次压榨,以提高出汁率。
自流汁:未经压榨流出的汁。
压榨汁:两次压榨所出的汁。
对于红葡萄酒,压榨酒占15%左右。据1981年的Peynaud比较结果来看,压榨酒除酒精含量较低外,其他物质如还原糖、总酸、挥发酸、总氮、花青素和单宁等都比自流酒要高。红葡萄酒最后的2%的压榨酒不应与其他葡萄酒混合。
对于白葡萄酒,压榨汁占30%左右。自流汁酿制的葡萄酒清淡爽口,柔和圆润。一次压榨酿制的酒虽爽口但酒体较厚实;二次压榨汁酿酒不符合白葡萄酒要求。
2.SO2的处理
在发酵基质中加入SO2能顺利进行发酵或有利于酒的贮藏。
(1)SO2的作用
①选择作用。SO2可有效控制发酵微生物的繁殖、呼吸、发酵。高浓度SO2能杀死各种微生物。微生物抵抗SO2的能力不同:细菌最为敏感,最先被杀死;其次是尖端酵母;葡萄酒酵母抗SO2能力较强。因此,适量使用SO2可以推迟发酵触发,以后则加速酵母菌的繁殖和发酵作用。
②澄清作用。由于一直存在微生物活动,推迟发酵开始时间有利于基质中悬浮物的澄清、沉淀。该作用可用于白葡萄酒酿造过程中的澄清。
③抗氧化和抗氧作用。抗氧化作用:破损和霉变原料的氧化将严重影响葡萄酒质量,SO2能抑制氧化酶(酪氨酸酶和漆酶)的作用,防止原料氧化。葡萄采收后,发酵开始前应正确使用SO2防止原料氧化。
抗氧作用:SO2对发酵后的基质进行处理,所形成的亚硫酸盐比基质中其他物质更容易与基质中的氧发生反应而被氧化为硫酸和硫酸盐,从而抑制或推迟葡萄酒各成分的氧化作用。
因此SO2可防止白葡萄酒氧化变色、氧化破败病、乙醛引起的氧化味、葡萄酒病害的发生和发展。
④增酸作用。SO2可转化成酸,杀死植物细胞时可促进细胞中酸性物质及有机酸盐的溶解。另外,SO2可抑制以有机酸为发酵基质的细菌活动,从而抑制苹果酸——乳酸发酵。
⑤溶解作用。高浓度SO2可促进色素和酚类物质的溶解,正常SO2浓度作用不显著。
(2)SO2的影响
有利影响包括:①净化发酵基质,提高酒度;②提高有机酸含量,降低挥发酸含量;③增加色度;④缓和霉味、泥土味及氧化味,保持果香味,改善味感质量。
不利影响包括:①使用不当或过多,会产生怪味(生成硫化氢等),造成毒害;②由于控制降酸微生物的活动和抗氧化作用,推迟葡萄酒成熟。
(3)发酵基质和葡萄酒中SO2的存在形式
SO2总量为游离态和结合态含量之和。
①游离SO2:与水化合形成亚硫酸,继而又以两种形式存在。
亚硫酸盐或离子状态(HSO3-、SO32-):这部分SO2无气味且没有杀菌作用。
亚硫酸H2SO3或溶解态SO2:只有这部分SO2才具有挥发气味和杀菌作用。这部分SO2含量很少且在pH3.8时,溶解态SO2只占游离态SO2 1%,pH2.8时,含量增加10倍。因此,当游离态SO2浓度一定时,pH值越低,SO2越浓,杀菌力越强。
②结合态SO2有与糖化合的形式和与乙醛化合的形式。
(4)SO2用量
决定因素:①发酵基质含糖量,反比活性SO2;②含酸量,正比活性SO2;③温度高SO2易与糖化合,反比活性SO2;④微生物含量和活性;⑤葡萄酒类型。
(5)SO2来源
①固体SO2常用偏重亚硫酸钾K2S2O5,理论含SO257%,实际按50%计算。使用时先溶解,得12%溶液,SO2含量为6%。
②液体SO2直接使用,缺点是易挥发且混合不均匀。间接使用,将SO2溶解为亚硫酸再使用。可用称重法和比重法(5% SO2溶液比重1027.5)得到6%的SO2溶液。
③气体燃烧硫磺生成SO2,一般作熏桶处理。
(6)SO2处理时间
①发酵前
红葡萄酒:破碎除梗后泵入发酵罐时立即进行,边装罐边加SO2,装罐后第一次倒罐,使SO2与基质混合均匀。
切忌在破碎前和破碎时进行SO2处理。否则SO2不能与原料混合均匀;大部分挥发,达不到保护基质的目的;在破碎除梗时,SO2会腐蚀金属设备。
白葡萄酒:取汁后立即进行SO2处理,以保证葡萄汁发酵前不被氧化。
切忌在破碎除梗后葡萄置于皮渣分离前进行SO2处理。因为,部分SO2被皮渣固定,从而降低对葡萄汁的保护;SO2的溶解作用能加重皮渣的浸渍现象,影响酒的质量。
②在葡萄酒陈酿和贮藏时
保持游离SO2含量在一定水平,防止氧化作用和微生物活动,保证酒的质量。贮藏时,SO2含量应定期测定,及时补充。粗略计算:加入的SO2,1/3为游离态,2/3为结合态。
3.酵母的添加
经SO2处理的发酵基质,即使不添加酵母仍可以自然缓慢的进行酒精发酵,添加则可提早触发。在葡萄酒酿造过程中,若温度过高或酒精含量高而温度过低,都会影响酵母活动,使酒精发酵速度可能减慢或停止。
(1)添加酵母的目的
SO2的处理会使天然酵母活动暂时停止,处于休眠状态,而将人工选择活性强的酵母菌系加入到发酵基质中,使之繁殖,迅速触发酒精发酵,正常进行直至结束。这样制成的葡萄酒由于发酵完全,无残糖,酒度高而易于贮存。对于变质原料和残糖过高的原料,添加酵母就更为重要。
(2)葡萄酒酵母的制备
①利用天然酵母制备
在葡萄收获前几天选取清洁无病的葡萄果实(占待发酵体积2.5%),经破碎除梗后(不能压榨,皮上有酵母)作原料,分装A、B两容器,A容器中装1/10葡萄原料,自然发酵或略加热快速触发发酵;其余9/10装入B容器并进行高浓度SO2处理(300毫克/升)。
当A容器中发酵旺盛时,加入少量B容器中的原料,原则是不影响A容器的正常发酵,直到所有原料都成为旺盛发酵的母液就可投入生产了。
②利用人工选择的酵母制备
一般为试管斜面培养的酵母菌,要经过几次扩大培养。流程:葡萄汁(杀菌)→试管培养→三角瓶培养→大玻璃瓶培养→酵母桶培养→生产用葡萄酒酵母。
③利用活性干酵母制备
干酵母为灰黄色粉末或颗粒状,一般含30×109个活细胞/克,贮藏性好,使用方便。注意复水活化、适用环境和防止污染。
活性干酵母使用。
复水恢复活力:往35℃~42℃的温水(或含糖5%~10%的水溶液)中加入10%的活性干酵母,小心混匀。静置复水活化,每10分钟搅拌一次,20~30分钟后即可往SO2处理的葡萄汁中添加。
活化后扩大培养制成酒母使用。由于活性干酵母有潜在的发酵活性和生长繁殖能力,制成酒母可以减少酵母用量,恢复全部潜能。
将复水活化的酵母投入澄清的含80~100毫克/升SO2的葡萄汁中培养,扩大比为5~10倍。当培养至酵母的对数生长期后,再扩大5~10倍培养。为防污染,每次扩大不超过3级,培养条件与一般酒母相同。
一般14升温水加6升葡萄汁(混合温度30℃~35℃)外加2千克干酵母,15~30分钟后使用。这样可发酵10000升葡萄汁。其他比例可据此更改。
(3)酵母添加工艺
①初发酵要满足以下条件
A.葡萄酒酵母活性最大:用葡萄汁制备的酵母比重应在1020左右,最好用葡萄酒酵母或当地的自然酵母。
B.应使加入的葡萄酒酵母产生最大的效应:在SO2选择处理后(3~4小时)利用倒罐的机会加入葡萄酒酒母。
②再发酵
对于发酵停止残糖量高的葡萄酒,加酵母(抗酒精能力强的贝酵母)可再次触发酒精发酵,转化残糖为酒精。酵母的再添加分几次进行。首先加入与酵母等体积的待再发酵酒;发酵开始后,再加入与后者等体积的待处理葡萄酒;待发酵的酒达到待处理量的一半时,再将剩余部分加入。
4.酒精发酵的管理和控制
(1)发酵过程的物理现象。由于二氧化碳气体释放引起发酵基质膨胀,形成“帽”;发酵基质中温度升高;随着基质中糖转化为酒精,比重降低最后接近水(0.992~0.996);红葡萄酒颜色变深;味道变化。
①温度升高
每发酵一分子葡萄糖可释放138.16焦耳热量,除去酵母菌保证自身生长的热量,实际释放100.48焦耳左右。一般中小型容器升温速度为1度酒精升温1.3℃左右。
②影响升温因素
不利因素:一是发酵容器以辐射形式把热量散失掉,小容器有利于控温;二是二氧化碳气体的释放,带走较多热能;三是人为的降温。
有利因素:一是原料本身温度高,发酵温度可能超过酵母适用范围。因此,较热地区的葡萄采收多在凉爽的时候(早晨和上午)或事前进行降温处理;二是发酵过程中释放的热能与含糖量成正比;三是升温与发酵速度成正比。
③升温对发酵的影响
温度高,多数酵母菌活动受影响,提前中止发酵,使葡萄酒具醋味、挥发酸含量高、酒质下降;还能导致白葡萄酒芳香浓度降低、葡萄酒上色,红葡萄酒酒香破坏、具苦涩味或草味等。
葡萄酒发酵温度范围表 (℃)
(2)温度和比重的测定
①温度的测定
发酵容器上下部温差可达4℃~5℃,最好用固定在长柄上的温度计,以测定“帽”基部的温度。注意避免在取样量筒中测定。
②比重的测定
可用普通比重计在取样量筒中测定,利用参数表(葡萄汁的比重与糖度和酒精换算表、葡萄汁的比重与糖度表、比重校正表)与同时测得的温度校正。
③发酵记录
包括原料、发酵时温度和比重的变化、发酵过程的各种处理。
原料,记录品种、体积、清洁状况、比重、总酸、温度。
发酵时温度和比重的变化,需绘制曲线与正常曲线校正。
发酵过程中的各种处理,如装罐,开始和结束时间;SO2处理,浓度、用量、时间;加糖,用量,时间;倒罐,次数、持续时间、性质;温度控制,升温或降温;出罐,时间,自流酒和压榨酒的体积、比重、温度、去向。
(3)发酵的控制
①温度的控制
温度过高(>30℃),则需要降温。一般采用直接降温方式。
直接降温可采用喷淋冷却、换热器或冰降温。
喷淋冷却:将葡萄酒通入蛇形管,喷淋冷却,或对金属发酵罐直接喷淋(不锈钢发酵罐可通冷却水入罐壁夹层)。
换热器:循环冷水换热器一般置于罐内“帽”以下,冷却葡萄汁;若是罐外冷却,利用板式换热器或双管换热器。冷却水和发酵液流向相反,可降温至低于冷却水2℃~3℃的水平。先将冷却水降温可提高降温效果。
冰降温:将装袋子的冰块浸入发酵罐冷却。
间接降温:主要是通过高浓度SO2处理(0.30克/升),加酒精及离心葡萄汁等推迟发酵来控制温度。一般较难掌握,使用不当则后果严重。
温度过低则需升温。
在一些地区或较冷年份,原料温度只有10℃~12℃,酵母活动受抑制,必须进行升温处理以触发酒精发酵。
直接升温:一是在上述设备中通入热水;二是加热小部分发酵基质(小于80℃)再倒入发酵罐,使基质温度到17℃~18℃,以利于酵母活动,还能提高色素溶解度;三是提高发酵环境温度。
间接升温:一方面减少SO2用量,另一方面可加入大量活力旺盛的酵母加速发酵触发。
②倒罐,将发酵罐底部的葡萄汁泵送至发酵罐上部。
作用是使发酵基质混合均匀。方法:一是压帽,防止皮渣干燥,促进液相和固相物质交换;二是使发酵基质通风通氧,有利于酵母菌活动避免SO2还原为硫化氢。
一般分开放式倒罐(中间容器)和封闭式倒罐。
一般在发酵过程中倒罐3~4次。第一次封闭,在SO2处理后马上进行,倒罐量1/5,以便发酵基质充分混合;第二次开放,在添加酵母时进行,倒罐量1/20;在发酵触发后,再进行一次开放式倒罐,倒罐量1/5,以便酵母均匀分布;最后根据发酵进展再倒一次,如发酵缓慢,则使用开放式发酵。
二、葡萄酒酿造过程中的关键技术
1.红葡萄酒的酿造——浸渍
在红葡萄酒的酿造过程中,应使葡萄固体中的成分在控制条件下进入液体部分,即通过促进固相和液相之间的物质交换,尽量好地利用葡萄原料的芳香物质和多酚的潜力。这就是红葡萄酒的浸渍,可以在酒精发酵过程中,也可以在酒精发酵以前或在酒精发酵以后(极少数情况下)进行。
(1)浸渍、倒罐与浸渍时间
在传统工艺当中,浸渍和酒精发酵几乎是同时进行的。原料经破碎、除梗后,被泵送至浸渍发酵罐中,进行发酵。在发酵过程中,固体部分由于CO2的带动而上浮,形成“帽”,不再与液体部分接触。为了促进固相液相之间的物质交换,一部分葡萄汁被从罐底放出,由泵送至发酵罐的上部以淋洗皮渣帽的整个表面,这就是倒罐。
芳香物质比多酚物质更易被浸出,所以决定浸渍何时结束的是多酚物质的浸出状况。在此阶段,最困难的是,选择浸出花色素和优质单宁,而不浸出带有苦味和生青味的劣质单宁。发酵导致的酒精和温度的升高,有利于固体物质的提取,但应防止温度过高或过低:温度过低(低于20℃),不利于有效成分的提取;温度过高(高于35℃),则会浸出劣质单宁并导致芳香物质的损失,同时又有酒精发酵中止的危险。
倒罐是选择浸出优质单宁的最佳方式。但必须防止将果梗及果皮撕碎的强烈的机械处理(破碎、除梗、泵送)。因为在这种情况下,几乎完全失去了选择性浸出的可能性。
在多酚物质当中,色素比单宁更易被浸出。所以,根据浸渍时间的长短(从数小时到一周以上),我们可以获得各种不同类型的葡萄酒,如桃红葡萄酒、新鲜红葡萄酒及醇厚单宁感强的需陈酿的红葡萄酒等。浸渍时间的长短,还决定于葡萄品种、原料的成熟度及其卫生状况等因素。
浸渍结束后,即通过出罐将固体和液体分开。液体部分(自流酒)被送往另一发酵罐继续发酵,并在那里进行澄清过程中的物理化学反应。固体部分中还含有一部分酒,因而通过压榨而获得压榨酒。同样,压榨酒应单独送往另一发酵罐继续发酵。在一些情况下,短期浸渍后,一部分葡萄汁从浸渍罐中分离出来,以酿造桃红葡萄酒。这样酿造的桃红葡萄酒,比将破碎后的原料进行直接压榨后酿造的桃红葡萄酒香气更浓,颜色更为稳定。
(2)热浸渍发酵与二氧化碳浸渍发酵
对原料加热浸渍是另一种浸渍技术。它是将原料破碎、除梗后,加热至70℃左右浸渍20~30分钟,然后压榨,葡萄汁在冷却后进行发酵,这就是热浸发酵。热浸发酵主要是利用提高温度来加强对固体部分的提取。同样,色素比单宁更易浸出。我们可通过对温度的控制达到选择利用原料的颜色和单宁潜力的目的,从而可生产出一系列不同类型的葡萄酒。热浸还可控制氧化酶的活动,这对于受灰霉菌危害的葡萄原料极为有利。因为此类原料富含能分解色素和单宁的漆酶。几分钟的热浸在颜色上可以获得与经几天普通浸渍所获得的效果相同。同时,由于浸渍和发酵是分别进行的,可以更好地对它们进行控制。
对原料的浸渍也可用完整的原料在二氧化碳气体中进行,这就是二氧化碳浸渍发酵。浸渍罐中为二氧化碳所完全充斥,并将葡萄原料完整地装入浸渍罐中。在这种情况下,一部分葡萄被压破,释放出葡萄汁,葡萄汁中的酒精发酵保证了密闭罐中二氧化碳的饱和。浸渍8~15天后(温度越低,浸渍时间应越长),分离自流酒。将皮渣压榨。由于自流酒和压榨酒都还含有很多糖分,所以将自流酒和压榨酒混合后或分别继续进行酒精发酵。
在二氧化碳浸渍过程中,没有破损的葡萄浆果会进行一系列的厌氧代谢,包括细胞内发酵形成的酒精和其他挥发性物质。苹果酸的分解,蛋白质、果胶质的水解,以及液泡物质的扩散,多酚物质的溶解等,并形成特殊的令人愉快的香气。由于果梗未被破损并且不被破损葡萄释放的葡萄汁所浸泡,所以只有对果皮的浸渍,因而二氧化碳浸渍可使芳香物质和酚类物质之间获得良好的平衡。通过二氧化碳浸渍发酵后的葡萄酒口感柔和、香气浓郁,成熟较快。它是目前已知的唯一能用中性葡萄品种获得芳香型葡萄酒的酿造方法。宝祖利发酵法则是二氧化碳浸渍发酵与传统酿造法的结合,故有人称之为半二氧化碳浸渍发酵法。
2.白葡萄酒的酿造——直接取汁
与红葡萄酒一样,白葡萄酒的质量也取决于主要口感物质和芳香物质之间的平衡。但白葡萄酒的平衡与红葡萄酒的平衡是不一样的,白葡萄酒的平衡一方面取决于品种香气与发酵香气之间的合理比例。另一方面取决于酒度、酸度和糖之间平衡。多酚物质则不能介入。对于红葡萄酒,我们要求与深紫红色相结合的结构、骨架、醇厚和醇香。而对于白葡萄酒,我们则要求与带绿色色调的黄色相结合的清爽、果香和优雅性,一般需避免氧化感和带琥珀色色调。
为了获得白葡萄酒的这些感官特征,应尽量减少葡萄原料固体部分的成分,特别是多酚物质的溶解。因为多酚物质是氧化的底物,而氧化可破坏白葡萄酒的颜色、口感、香气和果香。此外,从原料采收到酒精发酵,葡萄原料会经历一系列的机械处理,这会带来两方面的问题:一方面,这会破坏葡萄浆果的细胞,使之释放出一系列的氧化酶及其氧化底物——多酚物质作为氧化促进剂并能形成生青味的不饱和脂肪酸;另一方面,还可形成一些悬浮物,这些悬浮物在酒精发酵过程中,可促进影响葡萄酒质量的高级醇的形成,同时抑制构成葡萄酒质量的酯的形成。
因此,白葡萄酒的酿造工艺就十分清楚了。用于酒精发酵的葡萄汁应尽量是葡萄浆果的细胞汁。用于取汁的工艺必须尽量柔和,以尽量减小破碎、分离、压榨和氧化的负面影响。
实际上,白葡萄酒的酿造工艺包括:将原料完好无损地运入酒厂,防止在葡萄的采收和运输过程中的任何浸渍和氧化现象;破碎,分离,分次压榨,二氧化硫处理,澄清;用澄清汁在15℃~20℃的温度条件下进行酒精发酵,以防止香气的损失。
此外,应严格防止外源铁的进入,以防止葡萄酒的氧化和浑浊(铁破败)。所以,所有的设备最好使用不锈钢材料。
在取汁时,最好使用直接压榨技术,也就是将葡萄原料完好无损地直接装入压榨机,分次压榨,这样就可避免葡萄汁对固体部分的浸渍,同时可更好的控制对葡萄汁的分级。利用直接压榨技术,还可用红色葡萄品种(如黑比诺)酿造白葡萄酒。
上述工艺的缺陷是,不能充分利用葡萄的品种香气,而品种香气对于平衡发酵香气是非常重要的。所以,在利用上述技术时,选择芳香型葡萄品种是第一位的。此外,为了充分利用葡萄的品种香气,也可采用冷浸工艺,即尽快将破碎后的原料的温度在5℃左右浸渍10~20小时,使果皮中的芳香物质进入葡萄汁,同时抑制酚类物质的溶解和防止氧化酶的活动。浸渍结束后,分离,压榨,澄清,在低温下发酵。
3.发酵(酒精发酵与苹果酸——乳酸发酵)
发酵是葡萄酒酿造的生物过程,也是将葡萄浆果转化为葡萄酒的主要步骤。它涉及酵母菌将糖转化为酒精和发酵副产物即乳酸菌将苹果酸分解为乳酸两个生物现象,即酒精发酵和苹果酸—乳酸发酵。只有当葡萄酒中不再含有可发酵糖和苹果酸时,它才被认为获得了生物稳定性。
对于红葡萄酒,这两种发酵必须彻底。苹果酸—乳酸发酵是必须的:苹果酸—乳酸发酵可降低酸度(将二元酸转化为一元酸),同时降低生酒的生青味和苦涩感,使之更为柔和、圆润、肥硕。
白葡萄酒情况则较为复杂:对于含糖量高的葡萄原料,酒精发酵应在酒—糖达到其最佳平衡点时中止,同时避免苹果酸—乳酸发酵;对于干白葡萄酒,有的需要在酒精发酵结束后进行苹果酸—乳酸发酵,而对于那些需要果香味浓、清爽的干白葡萄酒则不能进行苹果酸—乳酸发酵。总之,对于那些需要进行酒精发酵和苹果酸—乳酸发酵的葡萄酒,重要的是酒精发酵和苹果酸—乳酸发酵不能交叉进行。因为乳酸菌除分解苹果酸以外,还可分解糖而形成乳酸、醋酸和甘露糖醇,这就是乳酸病。
幸运的是,葡萄汁是一种更利于酵母菌生长的培养基,乳酸菌的生长受到它的酸度和酒精的抑制。因此,一般情况下,当乳酸菌开始活动时,所有的可发酵糖都被酵母菌消耗完了,但有时也会出现酒精发酵困难甚至中止的现象。
酿酒师的任务就是,使酒精发酵迅速、彻底,并且在酒精发酵结束后,(在需要时)立即启动苹果酸—乳酸发酵。所以,需要促进酵母菌而暂时抑制乳酸细菌的活动。但是对细菌的抑制也不能太强烈,否则就会使苹果酸—乳酸发酵推迟,甚至完全抑制苹果酸—乳酸发酵。
乳酸细菌的抑制剂是二氧化硫。应尽早将其加入在破碎后的葡萄原料或葡萄汁中,这就是二氧化硫处理。二氧化硫的用量根据原料的卫生状况、含酸量、pH值和酿造方式不同而有所差异,一般为30~100毫克/升(葡萄汁)。由于二氧化硫还具有抗氧化、抗氧化酶和促进絮凝等作用,所以在白葡萄酒的酿造时,其用量较高,以防止氧化,并促进葡萄汁的澄清。
目前,二氧化硫几乎是葡萄酒工艺师所能使用的唯一的细菌抑制剂。但在使用时,必须考虑其对酒精发酵的作用。葡萄的酒精发酵可自然进行。这是因为在成熟葡萄浆果的表面存在着多种酵母菌。这些酵母菌在葡萄破碎以后会迅速繁殖。由于各种酵母菌抵抗二氧化硫的能力不同,所以二氧化硫对酵母菌有选择作用,也可抑制所有的酵母菌。因此,在多数情况下,可通过选择二氧化硫的使用浓度,来选择优质野生酵母(通常为葡萄酒酵母Saccharomyces ellipsoideus),也可杀死所有的野生酵母,而选用特殊的人工选择酵母(如增香酵母、非色素固定酵母等)。
一旦葡萄原料经过二氧化硫处理和加入选择酵母后,就应促进酵母菌的生长及其发酵活性。在这个过程中,应对两个因素进行控制:一个因素是温度,它一方面影响酵母菌的繁殖速度及其活力,另一方面影响酒精发酵。温度高于40℃,酵母菌就会死亡。温度高于30℃,发酵中止的可能性就会加大。因而,符合酵母菌生物学要求和葡萄酒工艺学要求的温度范围为18℃~30℃。另一个因素是氧,在添加酵母前的一系列处理过程中,葡萄汁所溶解的氧,很快就被基质中的氧化酶所消耗,留给酵母菌的氧则很少。因而酵母菌的繁殖条件部分地为厌氧条件。在厌氧条件下,酵母菌的生存和繁殖的主要因素为细胞中的固醇和非饱和性脂肪酸。但这两者的生物合成就必须有氧。因此,必须为酵母菌供氧,其最佳时间为入罐后酒精发酵以前。此时,如希望酒精发酵迅速彻底,就必须进行一次开放式倒罐。
很显然,酒精发酵并不仅仅是将糖转化为乙醇。它同时对香气起着非常重要的作用,使葡萄汁具有了葡萄酒的气味。在酒精发酵结束以后,由于葡萄酒的酸度高、pH值低、酒精度高,不利于乳酸菌的活动,苹果酸—乳酸发酵的控制就比较困难。为了促进苹果酸—乳酸发酵的顺利进行,可在酒精发酵时,对一些原酒不进行二氧化硫处理,而进行轻微的化学降酸。在酒精发酵结束后,用这些葡萄原酒与其他罐的葡萄酒混合进行苹果酸—乳酸发酵,同时防止温度过低,控制在18℃~20℃,苹果酸—乳酸发酵结束后,应立即进行二氧化硫处理,防止乳酸菌分解戊糖和酒石酸。
在发酵结束后,葡萄酒的生物化学阶段也就结束了。酿造的第二阶段则是物理化学阶段。这一阶段的作用是将生葡萄酒转化为可供消费者享用的成熟葡萄酒。
4.葡萄酒的稳定和成熟
刚刚发酵结束后的葡萄酒,富含二氧化碳,而且浑浊,红葡萄酒的颜色为不太让人喜欢的紫红色。它具有果香,但口感平淡,酸涩味苦,并且不稳定。如果将一瓶生葡萄酒放入冰箱,几天后,就会出现酒石酸和色素沉淀。这是葡萄酒在酒罐或酒桶中的成熟过程中渐渐出现的正常现象。这一成熟过程可持续几个月,或者几年。
分析结果表明,这些沉淀物主要是酒石酸、钾、色素、单宁、蛋白质及微量铁和铜。实际上,葡萄酒既是化学溶液,又是胶体溶液。它含有以溶解状态存在的多种化学物质,其中一些接近饱和状态,它同时还含有多种大分子胶体,包括果胶、多糖等碳水化合物,蛋白质,单宁、花色素苷等多酚,等等。主宰葡萄酒稳定和成熟的主要是离子平衡、氧化、还原、胶体反应等,极少数情况下还有酶反应和细菌活动。
在葡萄酒的成熟和稳定过程中,最快的反应是酒石酸的沉淀。在葡萄酒的pH条件下,酒石酸与钾离子结合,形成酒石酸氢钾。酒石酸氢钾难溶于酒精,其溶解度在低温下降低。因此,在酒精发酵结束后,随着温度的降低,就会出现结晶沉淀而形成酒石。结晶在发酵罐内壁的酒石层,有时可达数厘米。苹果酸—乳酸发酵会加速酒石沉淀,因为这一发酵可提高葡萄酒的pH值。
第二个重要的现象涉及多酚物质。花色素以游离态和与单宁的结合态的形式存在于葡萄酒中。单宁本身也是由聚合度不同的黄烷聚合而成,它也以游离态和结合态的形式存在。其结合态主要是与多糖结合。在葡萄酒的贮藏过程中,小分子单宁的活性很强,它们或者在分子间聚合,或者与花色素苷结合。这样,游离花色素苷就逐渐消失,因而,陈年葡萄酒的颜色与新酒的颜色就不一样了。随着黄色色调的加强,红葡萄酒的颜色由紫红色逐渐变为宝石红色,最后变为瓦红色。同时,与黄烷的聚合度有关的涩味也逐渐降低,从而使葡萄酒更加柔和,并保留其骨架。聚合度最高的单宁则变的不稳定而絮凝沉淀。葡萄酒多酚物质的这些转化,必须通过在葡萄酒中正常存在的微量铁和铜催化的氧化反应才能得以实现。但是,这些氧化反应必须在控制范围内。所以,葡萄酒的成熟和稳定,必须要有氧的参与,但氧的量必须适度控制。在成熟和稳定过程中,氧的加入是通过葡萄酒的分离或者由桶壁渗透来实现的。因此,确定葡萄酒的分离时间或者在木桶中的陈酿时间,就成为葡萄酒陈酿技术的关键。
通过上述反应,葡萄酒就逐渐地、缓慢地达到其离子、胶体和感官的平衡状态。
通常需要通过人为的方式,加速葡萄酒陈酿过程中的这些沉淀和絮凝反应。第一种方式就是低温处理,即将葡萄酒的温度降低到接近其冰点,保持数天后,在低温下过滤。然后就是下胶,即在葡萄酒中加入促进胶体沉淀的物质,它们或者与葡萄酒中的胶体带有相反的电荷,或者可与葡萄酒中的胶体粒子相结合。如在白葡萄酒中加用于去除蛋白质的膨润土,在红葡萄酒中加用于去除过多单宁的明胶和蛋白。它们在絮凝过程中,还会带走一部分悬浮物,从而使葡萄酒更为澄清。
下胶澄清的机理比过滤更为复杂。它会引起蛋白质、单宁和多糖之间的絮凝,同时还能吸附一些非稳定因素。所以下胶不仅仅能够使葡萄酒澄清,同时也能使葡萄酒稳定。
在低温处理和下胶以后,葡萄酒就可被装瓶了。在装瓶前,需要对它进行一系列过滤,过滤的孔径应越来越小,最后一次过滤应为除菌过滤。在装瓶以后,葡萄酒就进入还原条件下的瓶内贮藏阶段,这一阶段是将果香转化为醇香的必需阶段。此后的陈酿(如橡木桶中)还会产生陈酿香等。
三、红葡萄酒酿造工艺技术
红葡萄酒酿造,是将红葡萄原料破碎后,使皮渣和葡萄汁混合发酵。在红葡萄酒的发酵过程中,将葡萄糖转化为酒精的发酵过程和固体物质的浸取过程同时进行。通过红葡萄酒的发酵过程,将红葡萄果浆变成红葡萄酒,并将葡萄浆果中的有机酸、维生素、微量元素及单宁、色素等多酚类化合物转移到葡萄原酒中。红葡萄原酒经过贮藏、澄清处理和稳定处理,即成为精美的红葡萄酒。
1.葡萄的成熟与采收
对于大量生产的葡萄酒,葡萄浆果达到生理成熟期,就应该采收、加工。对于制作特种要求的葡萄酒,例如做冰葡萄酒,贵腐葡萄酒或制作高酒度、高糖度的葡萄酒来说,需要采收过熟的葡萄。
2.生产红葡萄酒的工艺流程
红葡萄酒的生产工艺,前期加工部分特别重要,即从葡萄破碎加工到主发酵过程和后发酵过程。发酵过程的顺利进行,奠定了红葡萄酒的质量基础,进入红原酒的陈酿贮藏。西北农林科技大学李华教授提供了一张现代酿造红葡萄酒最新的工艺流程图,简单明了地表述了红葡萄酒的加工过程。
红葡萄酒酿造工艺图
3.红葡萄的破碎加工
成熟的葡萄采收后,要尽快送到加工地点,进行破碎加工,尽量保证破碎葡萄的新鲜度。葡萄破碎的目的,是使葡萄果粒破裂而释放出果汁。对红葡萄酒加工而言,一般要求尽量高的果粒破碎率和除梗率。在进行葡萄破碎时,要同时按葡萄重量加入50~60毫克/千克的SO2,可以以亚硫酸的形式加入,或随着葡萄破碎机一起加入,或随破碎后的葡萄浆加入。加入的SO2一定要均匀。它对防止杂菌和野生酵母的繁殖,保证葡萄酒酵母菌的纯种发酵极为重要。
4.红葡萄酒的主发酵
红葡萄酒的发酵容器多种多样。现代国内外普遍采用不锈钢发酵罐,也有用碳钢罐,但必须进行防腐涂料处理,或者用水泥池子,经过防腐涂料处理。传统的生产方法,红葡萄酒发酵是在橡木桶内进行的。红葡萄酒的发酵容器可大可小,根据企业的生产规模来决定。小的发酵容器是几吨或十几吨,大型的发酵容器每个几十吨或一百多吨。
按工艺要求,红葡萄酒的发酵温度应控制在20℃~30℃范围,发酵温度不应超过30℃。众所周知,红葡萄酒发酵时要产生大量热量,特别是大型的发酵容器,必须有降温条件,才能把发酵温度控制在工艺要求的范围内。
红葡萄经过破碎除梗,葡萄浆由活塞泵或转子泵输送到发酵容器里,装入发酵罐容积的80%,并精确计量。装罐结束后,进行一次开放式倒罐(100%),并利用倒罐的机会,加入果胶分解酶、活性干酵母、优质单宁。也可用橡木素(即橡木粉)代替优质单宁。
现代最先进的发酵红葡萄酒的工艺流程是:葡萄破碎入罐(加入50~60毫克/千克SO2)→加入果胶酶(用量30~50毫克/升)→加入活性干酵母及酵母的营养素(干酵母用量200毫克/升NH3H2PO4用量300毫克/升)→自发酵开始24小时加入单宁(200~250毫克/升)。
红葡萄酒浸渍发酵的温度控制在20℃~28℃。从接入酵母菌开始,每天开放式倒罐两次,每次倒罐量50%。倒罐时应喷淋整个皮渣的表面,测温度、比重,绘制发酵曲线,并根据发酵曲线,及时对发酵过程进行控制。
在酵母体内不同酶的作用下,经过一系列化学反应,生成一系列中间产物,最终生成酒精和二氧化碳,并有多种副产物。
酒精发酵的主要副产物有甘油、乙醛、乙酸、琥珀酸、乳酸,还有多种高级醇和酯类。
按国外最新的工艺发酵红葡萄酒,主发酵时需要添加活性干酵母,果胶分解酶,单宁或橡木素,这对提高和保证红葡萄酒的质量,是非常重要的步骤。有选择的加入活性干酵母,能保证发酵过程的纯正性,可改善红葡萄酒的风味,提高红葡萄酒的色泽。加入果胶分解酶,有利于葡萄皮中的色素提取,并能提高出汁率。主发酵时添加单宁或橡木素,能有效的保护红葡萄酒中的色素,使红葡萄酒的色素更稳定,并能改善红葡萄酒的口味,增加结构感。
传统的工艺发酵红葡萄酒,没有以上的添加物质,靠葡萄果粒上附着的野生酵母自然发酵。红葡萄酒的主发酵过程一般是6~7天。当发酵汁含残糖达到5克/升以下时,进行皮渣分离。分离出来的自流汁,应该单独存放和管理。自流汁控干后,立即对皮渣进行压榨,压榨汁也应该单独存放和管理。
5.红葡萄酒的后发酵
红葡萄酒的主发酵过程,是酵母菌把糖变成酒精的发酵过程,是翻江倒海的急剧发酵,需要5~7天的时间。主发酵完成后,立即进行皮渣分离,把自流汁合并到干净的容器里,满罐存贮。分离后的皮渣立即压榨,对压榨汁单独存放。
并罐后的自流汁,也就是主发酵生产的葡萄原酒,残糖含量在5克/升以下。其中的酵母菌还将继续进行酒精发酵,使其残糖进一步降低。
在成熟的葡萄果粒中,自然要残留一部分苹果酸。随着葡萄的加工过程,苹果酸要转移到主发酵完成后的葡萄原酒中。
传统的工艺生产红葡萄酒,苹果酸—乳酸发酵是自然进行的。成熟的葡萄果粒上,不仅附着酵母菌,也附着有乳酸细菌。随着葡萄的加工过程,葡萄皮上的乳酸细菌,转移到葡萄醪中,又转移到主发酵以后的葡萄原酒中。
如果要进行自然的苹果酸—乳酸发酵,需要控制下列的工艺条件:葡萄破碎时加入60毫克/千克的SO2;主发酵完成后并桶,保持容器的“添满”状态,严格禁止添加SO2处理;保持贮藏温度在20℃~25℃。在上述条件满足下经过30天左右,就自然完成了苹果酸—乳酸发酵。
现在红葡萄酒苹果酸—乳酸发酵,大多采用人工添加乳酸细菌的方法,人为地控制苹果酸—乳酸发酵。首先人们选择那些能适应葡萄酒条件的乳酸菌系,将它们工业化生产成活性干乳酸菌。活性干乳酸菌可以经过活化后,接种到葡萄酒中。也有的活性干乳酸菌,不经过活化处理,就可以直接接种到葡萄酒中。其发酵要求的工艺条件与苹果酸—乳酸自然发酵控制的条件一样。
对葡萄酒苹果酸—乳酸发酵研究,奠定了现代葡萄酒工艺学的基础。要生产优质红葡萄酒,首先是酵母菌完成对糖的主发酵,然后是乳酸菌完成将苹果酸转化成乳酸的后发酵。当葡萄酒中不再含有糖和苹果酸时,才具有生物稳定性,必须除去葡萄酒中所有的微生物。
6.红葡萄原酒的贮藏和陈酿
红葡萄原酒后发酵完成后,要立即添加足够量的SO2。一方面能杀死乳酸细菌,抑制酵母菌的活动,有利于红原酒的沉淀和澄清。另一方面,SO2能防止红原酒的氧化,使红原酒进入安全的贮藏陈酿期。
根据酿酒葡萄的品种不同,特别是市场消费者对红葡萄酒产品的需求不同,决定了红葡萄酒贮藏陈酿的时间长短。每一种葡萄酒,发酵刚结束时,口味比较酸涩、生硬,为新酒。新酒经过贮藏陈酿,逐渐成熟,口味变得柔协、舒顺,达到最佳饮用质量。再延长贮藏陈酿时间,饮用质量反而越来越差,进入葡萄酒的衰老过程。从贮藏管理操作上讲,一般应该在后发酵结束后,即当年的11~12月份,进行一次分离倒桶。把沉淀的酵母和乳酸细菌(酒脚、酒泥)分离掉,清酒倒到另一个干净容器里满桶贮藏。第二次倒桶待来年的3~4月份。经过一个冬天的自然冷冻,红原酒中要分离出不少的酒石酸盐沉淀。把结晶沉淀的酒石酸盐分离掉,有利于提高酒的稳定性。第三次倒桶待第二年的11月份。在以后的贮藏管理中,每年的11月份倒一次桶即可。
红葡萄酒的贮藏陈酿容器各种各样,大致可分成两类。一类是不会对葡萄酒的风味和口味造成影响的贮藏容器,如不锈钢桶、防腐涂料的碳钢桶、防腐涂料的水泥池等。这类贮藏容器,多数是大型容器。小的容器也有几十吨,大的容器每个则有几百吨、上千吨。这类容器的特点是不渗漏,不与酒反应,结实耐用,易清洗,使用方便,价格低廉。红葡萄酒贮藏在这种大型的容器里,自然要发生一系列的化学反应和物理—化学反应,使葡萄酒逐渐成熟。另一类的贮酒容器,其有效成分要浸溶到红葡萄酒里,影响红葡萄酒的风味和口味,直接参与葡萄酒质量的形成。如橡木桶容器贮藏葡萄酒,橡木的芳香成分和单宁物质浸溶到葡萄酒中,构成葡萄酒陈酿的橡木香和醇厚丰满的口味。要酿造高质量的红葡萄酒,特别是用赤霞珠、蛇龙珠、品丽珠、西拉等品种,或者是高档次的陈酿红葡萄酒,都必须经过橡木桶或长或短时间的贮藏,才能获得最好的质量。
橡木桶不仅是红葡萄原酒贮藏陈酿容器,更主要的是它能赋予高档红葡萄酒所必需的橡木的芳香和口味,是酿造高档红葡萄酒必不可缺的容器。由于橡木桶中可浸取的物质是有限的,所以一个新的橡木桶,使用4~5年,可浸取的物质就已经贫乏,失去了使用价值,需要更换新桶。而橡木桶的造价又是很高的,这样就极大地提高了红葡萄酒的成本。
最近几年,国内外兴起用橡木片浸泡红葡萄酒,代替橡木桶的作用,取得了很好的效果。经过特殊工艺处理的橡木片,就相当于把橡木桶内与葡萄酒接触的内表层刮下后制成片。凡是橡木桶能赋予葡萄酒的芳香和口味的物质,橡木片也能赋予。橡木片可按2/1000~4/1000的用量,加入到大型贮藏红葡萄酒的容器里,不仅使用方便,生产成本很低,而且能极大地改善和提高产品质量,获得极佳的效果。
7.红葡萄酒的澄清与过滤
刚装瓶的葡萄酒,或刚出厂的葡萄酒,应该是澄清、晶亮、有光泽的。瓶装葡萄酒随着装瓶时间的延长,特别是瓶装红葡萄酒,装瓶2~3年以后,普遍会出现浑浊或沉淀现象。虽然多年装瓶的红葡萄酒,沉淀现象是不可避免的,而且这种沉淀不影响红葡萄酒的饮用质量。但广大消费者对浑浊的葡萄酒,特别是对有沉淀物的葡萄酒,从感情上不能接受认可。因此,葡萄酒生产者不仅要把葡萄酒做得澄清、晶亮、有光泽,而且应该使装瓶后的葡萄酒,在尽可能长的时间里,保持这种澄清状态,这是葡萄酒生产者义不容辞的责任。
葡萄酒的澄清,分自然澄清和人工澄清两种方法。
新酿成的红葡萄酒里,悬浮着许多细小的微粒,如死亡的酵母菌体和乳酸细菌体,葡萄皮、果肉的纤细微粒等。在贮藏陈酿的过程里,这些悬浮的微粒,靠重心的吸引力会不断沉降,最后沉淀在罐底形成酒脚(酒泥),罐里的葡萄酒变得越来越清。通过一次次转罐倒桶,把酒脚(酒泥)分离掉,这就是葡萄酒的自然澄清过程。
红葡萄酒单纯靠自然澄清过程,是达不到商品葡萄酒的装瓶要求的。必须采用人为的澄清手段,才能保证商品葡萄酒对澄清的要求。人工的澄清方法有:一是下胶,二是过滤,三是离心。
8.红葡萄酒的稳定性处理
澄清的红葡萄酒装瓶以后,经过或长或短时间的存放,会发生浑浊和沉淀。葡萄酒生产者的任务,就是要通过合理的工艺处理,使装瓶的红葡萄酒,在尽量长的时间里,保持澄清和色素稳定。
9.红葡萄酒的病害及防治
葡萄酒是有生命的饮料酒。由于葡萄酒的酒度低,营养成分丰富,因而葡萄酒容易受到微生物的侵染,引起各种微生物病害。据现代仪器分析,葡萄酒的化学成分有600种,由于各种成分之间的化学反应,引起葡萄酒的浑浊沉淀,叫葡萄酒的破败病。由于葡萄原料、加工设备、加工工艺的不洁净、不合理,使葡萄酒的风味不洁净有缺陷,也属于葡萄酒的病害。葡萄酒的病害及防治有以下几种。
(1)红葡萄酒的微生物病害。主要有酒花菌病害、醋酸菌病害、乳酸菌病害和甘露糖醇病和油脂病。为了防止葡萄酒的微生物病害,首先在葡萄酒的加工过程中,要保证原料和设备、容器的清洁卫生。其次是合理使用SO2,也可使用一定量的山梨酸抑菌杀菌,或采用巴士德杀菌。
(2)红葡萄酒的化学病害。由于葡萄酒的化学变化,引起葡萄酒的浑浊、沉淀,叫葡萄酒的“破败病”。葡萄酒中发生的化学反应,分氧化反应和还原反应。
由于氧化反应引起葡萄酒的病害,分为“铁破败病”和“棕色破败病”。由于红葡萄酒中的还原反应,引起的红葡萄酒病害,主要是铜破败病。
10.红葡萄酒的装瓶与包装
葡萄酒的装瓶与包装,是葡萄酒生产的最后一道工序,也是最重要的一道工序。它决定葡萄酒最终以什么样的形式和什么样的质量进入市场,与消费者见面。
红葡萄酒装瓶前,首先要检验装瓶酒的质量。经过理化分析,微生物检验和感官品尝,若各项指标都合格,才能进入装瓶过程。
为了延长瓶装红葡萄酒的稳定期,防止棕色破败病,红葡萄酒装瓶以前,要加入30~50毫克/升的Vc。一天能装多少酒,就加多少酒的Vc,加Vc的红葡萄酒必须当天装完。
装盛红葡萄酒的玻璃瓶,国内外通用波尔多瓶,即草绿色有肩玻璃瓶,容量为750毫升。新瓶必须经过清洗才能装酒。回收旧瓶,必须经过杀菌和清洗处理,才能装酒。
葡萄酒的灌装,对小型的葡萄酒厂来说,可采用手工灌装。中型或大型的葡萄酒厂,都采用装酒机灌装。对于装瓶后立即投入市场,短时间里就能消费掉的红葡萄酒,可采用防盗盖封口,这样可以降低成本。国内外大多数红葡萄酒,都是采用软木塞封口,软木塞封口比较严密,可以延长瓶装红葡萄酒的保存期限。
所谓葡萄酒的包装,就是对装瓶压塞的葡萄酒,进行包装装潢,使其成为对顾客有吸引力的商品。葡萄酒的包装装潢,主要是指对其进行加热缩帽,贴正标、背标,装盒,装箱等。
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