Wydział Biotechnologii i Nauk o Żywności

Ochrona Środowiska

Grupa I Semestr VI

Czwartek 8¹⁵-12⁰⁰

LABORATORIUM PROCESÓW FERMENTACJI

Ćwiczenie

ANALIZA WINA

Anita Śnioszek

Kamil Kubiak

Bartłomiej Sowiński

WSTĘP TEORETYCZNY

Podstawą produkcji napoju alkoholowego w postaci wina zarówno gronowego, jak i owocowego, jest fermentacja alkoholowa słodkiego moszczu za pomocą drożdży. Powstaje wówczas alkohol etylowy i dwutlenek węgla według równania:

C₆H₁₂O₆2C₂H₅OH + 2CO₂ + Q

Oprócz alkoholu etylowego i CO₂ wytwarzają się w moszczu podczas fermentacji i inne związki chemiczne, od których w dużym stopniu zależy smak oraz aromat wina. Cechy te w miarę postępu czasu uwypuklają się, wino staje się klarowne i nabiera pełnego aromatu i smaku, zwanego bukietem, który jest charakterystyczny dla danego gatunku wina.

Wino wytworzone z moszczu winogronowego nazywa się gronowym, z moszczu innych owoców – winem owocowym. Moc wina określa się według znajdującego się w nim alkoholu etylowego, w procentach objętościowych:

• wino słabe 9 – 10% obj.

• wino średnie 10 – 14% obj.

• wino mocne 14 – 18% obj.

• alkoholizowane powyżej 18%

Zawartość w winie cukru określa rodzaj wina pod względem smaku:

• wino wytrawne do 1,5%

• wino półtrwane 2,0 – 4,0%

• wino półsłodkie 4,5 – 7,0%

• wino słodkie 8,0 – 11,0%

Fermentacja moszczu, w wyniku której otrzymuje się wino, jest prowadzone przez drożdże. Mogą być to drożdże dzikie, które dostały się do moszczu z powierzchni winogron lub innych owoców, albo tez drożdże wprowadzone celowo do moszczu w postaci tzw. matki drożdżowej, czyli pewnej ilości moszczu w którym znajdują się komórki szlachetnych drożdży winiarskich wyhodowanych z czystej kultury. Drożdże te odznaczają się następującymi cechami: nadają się do fermentacji soków gronowych i owocowych, zawierających nawet kwas siarkowy; oprócz alkoholu wytwarzają produkty uboczne, mające dodatni wpływ na smak i aromat wina; łatwo odfermentowują zawarty w moszczu cukier i produkują alkohol etylowy; w krótkim czasie po ukończeniu fermentacji opadają na dno zbiornika. Obecnie stosuje się rasy drożdży o następujących właściwościach:

• drożdże sulfitowe, nadające się do zafermentowania soków o dużych stężeniach kwasu siarkowego.

• drożdże osmofilne, nadające się do zafermentowania soków o dużej zawartości cukru, niezbędne przy produkcji ciężkich miodów pitnych i win deserowych.

• drożdże przejawiające działalność pod ciśnieniem i wytwarzające ścisłe i trwałe osady, konieczne przy produkcji win musujących.

Produkcja wina o określonym charakterze – smaku, zapachu, mocy, gęstości itp. Nie zależy jedynie od zastosowanych ras drożdży ale również od rodzaju przetworzonych owoców oraz sposobu produkcji.

Proces produkcji win zwykłych składa się z wielu czynności wstępnych, podstawowych i pomocniczych, obejmujących: obróbkę wstępną owoców i otrzymywanie moszczów z owoców świeżych lub z miazg owocowych specjalnie zafermentowanych; przygotowanie matki drożdżowej z czystej kultury drożdży winiarskich; przygotowanie nastawu (doprawienie), fermentacja moszczu i zlewanie młodego wina; dojrzewanie (leżakowanie wina); doprawianie, kupażowanie i maderyzowanie wina; klarowanie i filtrowanie wina; utrwalanie wina; rozlewanie wina do butelek.

CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

1. Przygotowanie nastawu:

• Surowiec:

Moszcz porzeczkowy o ekstrakcie normatywnym 10ºBx, zużycie moszczu 50% (500ml/l). Założony alkohol 9% obj.

• Obliczenia nastawu winiarskiego na 1 litr wina:

  • Ilość cukru (w przeliczeniu na sacharozę) potrzebną do wytworzenia 9% obj. etanolu:

9 • 17 = 153g_sacharozy

• Obliczenie cukru wprowadzonego z moszczem: 10Bx = 103, 81[g/l_ekstraktu]

103, 81 • 0, 5 • 0, 95 = 49, 31g_{sacharozy/litr mosczu}

Zużycie moszczu na litr wynosi 50%, czyli z moszczem wnosimy:

49, 31 • 0, 5 = 24, 65g_sacharozy

• Brakujący cukier:

153 − 24, 65 = 128, 35g

1kg cukru zajmuje objętość 0,6 litra, czyli:

128, 35 • 0, 6 = 77, 01ml

BILANS 1:

MOSZCZ: 500ml

CUKIER: 128, 35g = 77, 01ml

WODA: 1000 − 500 − 77, 01 = 422, 99ml

• Obliczenia nastawu winiarskiego na 800ml wina:

  • Moszcz:

1lwina	-	500mlmoszczu
0, 8lwina	-	x
$$x = \frac{500 \bullet 0,8}{1} = {400\text{ml}}_{\text{moszczu}}$$

• Cukier:

1lwina	-	153gsacharozy
0, 8lwina	-	x
$$x = \frac{153 \bullet 0,8}{1} = {122,4g}_{\text{sac}h\text{arozy}}$$

1kg cukru zajmuje objętość 0,6 litra, czyli:

122, 4 • 0, 6 = 73, 44ml

Ze względu na pomyłkę w wyliczeniu ilości cukru, dokonaliśmy obliczeń prostujących:

1lwina	-	128, 35gsacharozy
0, 8lwina	-	x
$$x = \frac{128,35 \bullet 0,8}{1} = {102,68g}_{\text{sac}h\text{arozy}}$$

1kg cukru zajmuje objętość 0,6 litra, czyli:

102, 68 • 0, 6 = 61, 61ml

Ilość nadmiernego cukru wprowadzona w wyniku błędu:

122, 4 − 102, 68 = 19, 72g_sacharozy

Ilość teoretycznej nadwyżki objętościowej zawartości etanolu w wyniku błędu:

$$\frac{19,72}{17} = 1,16\%\ {\text{obj}.}_{\text{etanolu}}$$

• Woda:

1lwina	-	422, 99ml
0, 8lwina	-	x
$$x = \frac{422,99 \bullet 0,8}{1} = 338,4ml$$

BILANS 2:

MOSZCZ: 400ml

CUKIER: 122, 4g = 73, 44ml

WODA: 338, 4ml

1. Rozcieńczenie koncentratu:

• Koncentrat porzeczkowy o ekstrakcie ogólnym 65ºBx, rozcieńczyliśmy tak, aby otrzymać moszcz normatywny 10ºBx.

650g	-	1000g
100g	-	x
$$x = \frac{1000 \bullet 100}{650} = 153,8g$$

x = 153, 8g koncentratu odważyliśmy i uzupełniliśmy wodą do 1000g, aby otrzymać moszcz 10ºBx.

$$d_{4}^{20}\text{moszczu} = \frac{259,4}{260 - 10} = 1,0376g/\text{ml}$$

$$\frac{{1000g}_{\text{moszczu}}}{1,0376g/\text{ml}} = 963,8\text{ml}_{\text{moszczu}}$$

153, 8gkoncentratu	-	963, 8ml
x	-	400ml
$$x = \frac{400 \bullet 153,8}{963,8} = 63,8g$$

1. Fermentacja:

Po umieszczeniu wszystkich składników w butli i zatkaniu jej korkiem, przenieśliśmy ją do inkubacji w temperaturze 24^oC. Wino zostało poddane fermentacji przez okres 7 dni. W ciągu kolejnych dni ważyliśmy butle z winem w celu określenia ubytku CO₂ a przez to również określenia zawartości alkoholu w winie. Uzyskaliśmy następujące wyniki:

Czwartek 1241g

Piątek 1238g

Poniedziałek 1202g

Środa 1186g

Czwartek 1181g

Tak więc ubytek CO₂ wynosi 1241  1181  =  60g

1. Analiza wina

• Oznaczenie alkoholu w winie:

  • Metoda destylacyjna

Odmierzyliśmy do kolby miarowej 100cm³ wina i przenieśliśmy ilościowo do kolby destylacyjnej. Kolbę miarową przepłukaliśmy około 25cm³ wody destylowanej i użyliśmy jako odbieralnik. Zawartość kolby destylacyjnej zobojętniliśmy 1m NaOH. Następnie oddestylowaliśmy 75cm³ destylatu. Zawartość odbieralnika uzupełniliśmy do kreski wodą destylowaną, wymieszaliśmy i w temp. 20ºC, przy użyciu alkoholomierza Trallesa oznaczyliśmy zawartość alkoholu w % obj.

Uzyskany wynik po odczytaniu z alkoholomierza wyniósł: 8,6% obj.

• Na podstawie ubytku CO₂:

60gCO2	-	x
88gCO2	-	92getanolu
$$x = \frac{92 \bullet 60}{88} = 62,7g_{\text{etanolu}}$$

Wydajność teoretyczna fermentacji (w przeliczeniu na 800ml wina):

$$V = \frac{62,7}{0,794} = 79\text{ml}_{\text{etanolu}/800\text{ml}\ \text{wina}\ }$$

Wydajność teoretyczna fermentacji (w przeliczeniu na 1litr wina):

79mletanolu	-	800mlwina
x	-	1000mlwina
$$x = \frac{1000 \bullet 79}{800} = 98,7\text{ml}_{\text{etanolu}/\text{litr}\ \text{wina}\ }$$

Wydajność praktyczna fermentacji:

98, 7mletanolu	-	100%
x	-	87%
$$x = \frac{98,7 \bullet 87}{100} = 85,9\text{ml}_{\text{etanolu}/\text{litr}\ \text{wina}\ }$$

Wyliczona moc wina wyniosła 8,6% obj.

• Oznaczenie ekstraktu ogólnego w winie:

Odmierzyliśmy do kolby miarowej 100cm³ wina i przenieśliśmy ilościowo do kolby destylacyjnej. Kolbę miarową przepłukaliśmy około 25cm³ wody destylowanej i użyliśmy jako odbieralnik. Następnie oddestylowaliśmy 75cm³ destylatu. Pozostałość w kolbie po destylacji schłodziliśmy i przenieśliśmy ilościowo do kolby miarowej na 100cm³. W temp. 20ºC zawartość kolby miarowej uzupełniliśmy do kreski wodą destylowaną, wymieszaliśmy i w temp. 20ºC, przy użyciu cukromierza Brixa oznaczyliśmy zawartość ekstraktu w winie w ºBx.

Uzyskany wynik po odczytaniu z cukromierza wyniósł: 7,5ºBx.

• Oznaczenie kwasowości ogólnej:

Próbę wina w ilości około 100ml podgrzaliśmy do temp. Około 80ºC na łaźni wodnej celem odpędzenia CO₂ i SO₂. Z tak przygotowanej próby wina pobraliśmy 5ml wina i dodaliśmy 25ml wody destylowanej oraz 1ml błękitu bromotymolowego. Miareczkowaliśmy roztworem 0,1m NaOH, po zmianie barwy dodaliśmy 5ml roztworu buforowego o pH=7,0 i pozostawiliśmy jako wzorzec barwy. Do drugiego krystalizatora pobraliśmy 30ml wody destylowanej i dodaliśmy 1ml błękitu bromotymolowego i 5ml wina. Miareczkowaliśmy jak wyżej do uzyskania barwy wzorca.

Kwasowość ogólna wyliczyliśmy ze wzoru:

$$\text{Kw}.\text{og}. = \frac{M \bullet V \bullet k \bullet 1000}{V_{1}}$$

gdzie:

V – objętość roztworu NaOH [ml]

V₁ – objętość wina pobranego do analizy [ml]

M – miano roztworu NaOH

k – współczynnik przeliczeniowy na odpowiedni kwas

$$\text{Kw}.\text{og}. = \frac{0,1 \bullet 10 \bullet 0,064 \bullet 1000}{5} = 12,8$$

1. Wnioski:

Pomimo nie zakończenia fermentacji moc naszego wina jest zbliżona do zakładanej mocy jak chcieliśmy uzyskać. Błędnie obliczona ilość cukru, po zakończeniu fermentacji, powinna wpłynąć na wzrost objętościowej zawartości alkoholu w przygotowywanym winie.