Desfasurarea si dirijarea fermentatiei alcoolice

Desfasurarea si dirijarea fermentatiei alcoolice

Metabolismul drojdiilor din mustuiala si must este cunoscut sub numele de fermentatie.

Fiind cel mai important proces biotehnologic el trebuie declansat la timp, urmarit si dirijat in asa fel incat activitatea microorganismelor sa transforme in conditii optime mustuiala si mustul in vin.

1. Procedee de declansare a fermentatiei alcoolice.

Declansarea fermentatiei alcoolice in mustuiala si must poate fi spontana sau dirijata prin inocularea de drojdii. Inocularea se poate face cu drojdii din microflora locala selectate inainte de folosire sau cu drojdii selectionate dupa criterii stiintifice de laboratoare stiintifice.

Declansarea fermentatiei de catre microflora spontana a fost si este inca practicata. In multe situatii aceasta se intampla in necunostinta de cauza. Exista insa practicieni si specialisti care sunt adeptii fermentatiei spontane avand drept argument valorificarea in cele mai bune conditii si cele mai mici detalii a tipicitatii podgoriei.

In fapt chiar in asemenea situatii prin aplicarea unor operatiuni simple cum sunt sulfitarea si deburbarea mustului se face o selectare a drojdiilor. Sunt astfel indepartate drojdiile mai sensibile la SO2 lucru ce coincide in mod fericit cu indepartarea drojdiilor apiculate.

Declansarea fermentatiei cu maia din drojdii indigene este o modalitate mai directa de a interveni in selectarea drojdiilor indigene. In acest scop se prepara o maia.

Maiaua este o cultura de drojdii in plina activitate, care administrata in must sau mustuiala este capabila sa provoace fermentatia alcoolica.

Maiaua de drojdii indigene se prepara din mustul obtinut din struguri (cca 15 Kg de struguri) sanatosi si copti. Mustul obtinut se sulfiteaza cu 5-10 g/hl  SO₂ pentru a preveni dezvoltarea bacteriilor si a levurilor patogene. Se lasa in repaos la temperatura scazuta, pentru a se limpezi. Dupa limpezire, mustul este decantat intr-o damigeana de cca 10 l si trecut intr-o incapere cu temperatura mai ridicata, pentru a se declansa fermentatia alcoolica. Dupa 2-3 zile de la inceputul fermentatiei, maiaua poate fi folosita. Se administreaza 4-5 l de maia pentru 100 l must. Dupa inceperea campaniei, in loc de maia se poate folosi si must in fermentare. Aceasta metoda este cea mai economica, insa nu se poate folosi decat in cazul recoltelor perfect sanatoase.

Declansarea fermentatiei cu maiaua de drojdii selectionate se realizeaza cu preparate biologice obtinute  in laboratoare de microbiologie. Drojdiile provin din speciile Saccharomyces ellipsoideus, oviformis, bayanus, si in ultimul timp Saccharomyces pombe. Expedierea catre unitatile de productie a drojdiilor obtinute se face in flacoane (pe medii de cultura lichide sau solide), pungi de material plastic (pe medii lichide) sau in eprubete (pe medii solide).

In general pentru prepararea maielei de drojdii selectionate se introduce cultura de levuri selectionate in 2-3 l de must pasteurizat. Dupa 2-3 zile, cand mustul incepe sa fermenteze, el se poate folosi pentru multiplicarea maielei sau se poate administra in vasele de must.

Pentru multiplicarea maielei se pot folosi instalatii speciale. Acestea asigura prepararea unor cantitati mai mari de maia de levuri indigene sau selectionate, in flux continuu, in conditii igienico-sanitare mult mai bune.

Declansarea fermentatiei cu drojdii selectionate liofilizate a capatat cea mai mare extindere in ultimul timp.

Drojdiile liofilizate se obtin din culturi tinere, prin congelare (-30 sau -40°C) si uscare in vid (vid realizat la 10-3 atm). Liofilizarea se face intr-un mediu coloidal de protectie, care poate fi guma arabica sau un amestec de gelatina si glucoza.

Drojdiile uscate au capatat o larga extindere in multe tari datorita faptului ca pot fi folosite direct, fara o prealabila inmultire sub forma de maia. Obtinerea lor se face dupa o anumita tehnica, in conditii perfecte de sterilitate, atunci cand se realizeaza biomasa drojdiilor si uscarea ei. Umiditatea preparatelor nu depaseste 8%. Numarul de celule viabile variaza intre 109 si 40,1010 pe gramul de preparat. Inainte de introducerea lor levurile uscate se rehidrateaza cu apa sau cu un amestec de apa si must, la temperatura de 37-40°C, timp de 10-15 minute. Cercetarile recente din acest domeniu au scos in evidenta avantajele multiple pe care le prezinta drojdiile uscate si anume: posibilitatea folosirii lor fara o prealabila inmultire, scurtarea duratei de fermentatie, ca urmare a realizarii unei densitati sporite a drojdiilor inca inainte de declansarea fermentatiei, prezenta unei activitati fermentative sporite, fermentarea completa a glucidelor si realizarea de vinuri cu un continut redus de acetaldehida, deci cu un continut mai scazut de SO₂ sub forma combinata (Dittrich,1979; Amati, 1979; Kraus, 1983).

Dupa insusirile lor tehnologice drojdiile selectionate pot fi: drojdii calde sau termolevuri, drojdii reci sau criolevuri, drojdii nespumante si drojdii peliculare.

Drojdiile calde au insusirea de a realiza fermentatia alcoolica la temperaturi mai ridicate (30-35°C), indeosebi in podgoriile din zonele calde.Levurile reci pot declansa si conduce fermentatia alcoolica la temperaturi mai scazute (7-12°C), indeosebi in toamnele mai reci. Sunt generalizate in tehnologia prepararii vinurilor spumante. Drojdiile nespumante sunt capabile sa realizeze fermentatia alcoolica fara ca la suprafata lichidului sa apara multa spuma, permitand reducerea golului de fermentatie. Levurile peliculare sunt capabile sa dezvolte la suprafata vinului o pelicula, un voal sub influenta caruia parte din alcoolul etilic este oxidat in aldehida acetica, care imprima vinului gust si miros caracteristic. Se folosesc la prepararea vinurilor de tip oxidativ (Jeres, Jura).

La folosirea drojdiilor selectionate trebuie sa se tina cont si de antagonismul dintre specii. S-a constatat ca, speciile Saccharomyces ellipsoideus si Saccharomyces oviformis, introduse in must intr-un amestec egal, prima domina rapid. Drojdiile care degradeaza acidul malic (Schizosaccharomyces pombe) se dezvolta numai in absenta drojdiilor eliptice. Prezenta drojdiilor eliptice in proportie de 10% reduce activitatea drojdiilor din specia Schizosaccharomyces pombe cu o treime.

Alegerea speciilor si raselor de levuri se face pe baza unor criterii bine stabilite. Astfel, in musturile puternic sulfitate vor fi introduse levuri sulfitice, care nu formeaza hidrogen sulfurat. Pentru fermentatii la temperaturi joase se recurge la levuri criofile. In situatia musturilor foarte bogate in acid malic orientarea poate fi si catre levuri din genul Schizosaccharomyces (Auriol, 1987). La obtinerea vinurilor seci se folosesc rase apartinand speciei Saccharomyces oviformis sau Saccharomyces bayanus.

2. Desfasurarea fermentatiei alcoolice

In desfasurarea sa procesul de fermentatie, parcurge trei faze: prefermentativa, de fermentare tumultuoasa si postfermentativa.

Faza prefermentativa numita si faza initiala sau de inmultire a levurilor, conventional, dureaza de la introducerea mustului in recipientul de fermentare si pana la degajarea evidenta a CO2. Se remarca o crestere lenta a temperaturii pana la 17-18°C, o slaba degajare de CO2, o scadere usoara a continutului in glucide si a densitatii iar mustul incepe sa se tulbure. Tulbureala apare cand incarcatura drojdiei ajunge la 100 000 celule/ml. Dioxidul de carbon, format la inceput, se dizolva in mustul care fermenteaza, apoi incepe sa de degaje, formand la suprafata lichidului o spuma. Spuma este constituita din celulele drojdiilor ce adera la suprafata bulelor de CO2  formate in timpul fermentatiei. Formarea spumei se datoreaza prezentei unor molecule de proteine specifice, la suprafata celulelor (Romanov si Suzzi, 1987). Drojdiile se inmultesc intens, putand ajunge in final la 50-100 milioane celule/ml. Faza dureaza 1-2 zile in functie de temperatura initiala a mustului, de temperatura mediului inconjurator, de continutul de zahar, de marimea vaselor, de felul levurilor folosite, de gradul de sulfitare si limpezire a mustului.

La fermentatia mustului in flux continuu, faza prefermentativa lipseste. Introducerea mustului in acest caz are loc intr-un mediu aflat mereu in faza tumultuoasa, cu o mare densitate levuriana, iar levurile sunt mentinute permanent in stare activa. Aportul continuu de must furnizeaza levurilor in mod neintrerupt, elemente nutritive, factori de crestere si oxigen.

Faza fermentatiei tumultuoase numita si faza zgomotoasa. In aceasta faza, levurile sunt in plina activitate de transformare a glucidelor in alcool si CO2. Ca urmare, continutul in glucide scade, iar cel in alcool creste. Au loc puternice degajari de CO2  iar temperatura in masa lichidului atinge valori maxime care pot depasi 30°C. Faza dureaza 6-7 zile uneori pana la 14 zile, fiind delimitata de inceputul si sfarsitul degajarilor de CO2 . La o durata mai lunga si la temperaturi mai scazute de fermentatie, vinurile rezultate au o aroma si o fructuozitate mai placuta decat cele obtinute prin fermentare rapida. In ultimul caz se produc pierderi de substante odorante. Ca regula, musturile mai sarace in zahar fermenteaza mai rapid si mai zgomotos decat cele bogate in glucide.

Faza postfermentativa sau faza de fermentatie linistita. Conventional este delimitata de oprirea degajarilor de CO2 si inceputul depunerii particulelor si drojdiilor din masa vinului. Temperatura vinului scade continuu pana la nivelul celei din modul exterior recipientului. Activitatea drojdiilor este mult incetinita datorita continutului redus de glucide si a prezentei alcoolului etilic in cantitati mai mari. Vinul tanar contine cantitati de 0.2-0.5 g/l CO2 . Durata acestei faze este de 7-10 zile pana la cateva luni. La obtinerea vinurilor cu zahar rezidual (licoroase) durata este mult mai scurta, deoarece fermentatia se intrerupe prin diferite procedee tehnologice.

Pentru obtinerea unor vinuri normal constituite, fermentatia alcoolica este urmarita si atunci cand este cazul dirijata pe tot parcursul desfasurarii ei.

Urmarirea procesului de fermentatie se face cu multa atentie, determinand principalii parametrii microbiologici si fizico-chimici, care caracterizeaza fermentatia. Pentru a evita dificultatile de fermentatie (Lafon-Lafourcade, Ribereau-Gayon, 1979), periodic se incorporeaza oxigen, prin remontarea mustului, respectiv a mustului in fermentatie. Demarajul fermentatiei este de multe ori greoi pentru ca:

-in mediu se gasesc proportii mai mici de substante stimulatoare (ca urmare a separarii rapide a mustului de partile solide ale strugurilor prin deburbare);

-s-au aplicat doze mai mari de SO₂;

-in mediu exista unele substante cu efect antibiotic, elaborate de mucegaiuri;

-temperatura este sub optimul microbiologic.

Daca dupa 18-24 ore de la insamantare, fermentatia nu s-a declansat, inseamna ca, una sau mai multe functii fiziologice ale levurilor sunt afectate. In astfel de cazuri se procedeaza la sporirea populatiei active de levuri sau la o aerare energica, prin remontarea mustului. Necesarul minim de oxigen pentru pornirea fermentatiei si desavarsirea ei este de 10 mg/l, iar viteza optima de metabolizare a zaharurilor se obtine cand in must se incorporeaza 20-30 mg O2/l (Sablayrolles, Barre, 1986).

Controlul microbiologic se efectueaza la 2-3 zile, urmarindu-se starea de viabilitate a levurilor si eventualele infectii cu bacterii daunatoare si levuri salbatice.

Cu regularitate, se determina (de doua ori pe zi) cativa parametrii fizico-chimici, care prin valorile lor indica mersul fermentatiei. Acesti parametrii sunt: densitatea, cantitatea de zaharuri si temperatura. Cu valorile obtinute se intocmeste graficul de fermentatie, pentru fiecare recipient.