TECNICHE DI MICROVINIFICAZIONE (100 L). PARTE I : LA FERMENTAZIONE DIFFERITA ALL INRA PECH ROUGE.

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1 AGUERA ET AL., MICROVINIFICAZIONE CON FERMENTAZIONE DIFFERITA, PAG. TECNICHE DI MICROVINIFICAZIONE ( L). PARTE I : LA FERMENTAZIONE DIFFERITA ALL INRA PECH ROUGE. E. AGUERA*, C. PICOU**, M. PEREZ**, J.M. SABLAYROLLES** * : Unité expérimentale INRA Pech Rouge ; ** : UMR Sciences pour l œnologie, INRA Montpellier Introduzione La sperimentazione in enologia deve affrontare molte difficoltà. In cantina, è resa molto delicata dalla stagionalità delle vendemmie (uno o due mesi all anno), ma anche dalla notevole difficoltà nell effettuare sperimentazioni rigorose : (i) lavoro su grandi volumi e dunque complessità delle operazioni per ottenere condizioni testimoni perfettamente rappresentative o dei duplicati, (ii) mancanza di disponibilità di sperimentatori in tale periodo Al contrario, le sperimentazioni su piccola scala consentono di gestire e controllare meglio le condizioni operative e di poter disporre della materia prima in un periodo di tempo più lungo, ma pongono il problema della rappresentatività dei risultati, soprattutto a livello delle caratteristiche dei vini ottenuti. La microvinificazione sembra essere un buon compromesso ma, paradossalmente, il suo interesse in enologia non viene descritto precisamente. Ci è sembrato dunque interessante dare un contributo su tale argomento, anche perché, da 4 anni, abbiamo la possibilità di: (i) conservare in modo sterile i mosti (fino a hl) anche per un anno, (ii) fermentare tali mosti in una batteria di vasche, in cui si riesce a controllare in modo accurato la fermentazione grazie alla misurazione in linea della velocità istantanea di fermentazione e (iii) effettuare sia i trattamenti post-fermentativi che le analisi fisico-chimiche e organolettiche dei vini. In questo articolo, ci proponiamo di descrivere tale impianto per l utilizzo in microvinificazione. Descrizione dell impianto di fermentazione Vasche Sono disponibili 6 vasche di fermentazione (vista parziale in foto ). Sono vasche da litri in acciaio inossidabile (36L), di diametro di 4mm, altezza utile di 8mm. La parte superiore amovibile (foto 2) è fornita di numerosi attacchi, di cui uno per il prelievo (tubo di φ 5mm che pesca nel mosto e che consente di effettuare dei prelievi senza perdere anidride carbonica dal fermentatore) e di un uscita per la CO 2. Sono presenti anche un attacco centrale per la pigiatura dei vini rossi, due serpentine per la regolazione della temperatura e un sensore per misurare la temperatura nel centro della vasca. Controllo della temperatura : La regolazione della temperatura delle vasche viene effettuata con circolazione di acqua in due serpentine (lunghezza = 95 cm, diametro = 2 mm). Essa avviene grazie all apertura o chiusura di elettrovalvole poste rispettivamente su un circuito di acqua calda (temperatura prossima a 4 C) alimentato da una caldaia e su un circuito collegato ad un gruppo freddo (Temperatura dell acqua compresa tra i e i 5 C regolata in base a regimi di temperatura stabiliti) (foto 2). I due circuiti sono collegati con una valvola di Tickelman per ottenere la stessa portata in tutte le serpentine, indipendentemente dal numero di vasche utilizzate. Il controllo è del tipo tutto o niente, con una banda morta, che consente una regolazione a. C pres. INFOWINE, RIVISTA INTERNET DI VITICOLTURA ED ENOLOGIA, 25, N.6/

2 AGUERA ET AL., MICROVINIFICAZIONE CON FERMENTAZIONE DIFFERITA, PAG. 2 Foto : Vasche e strumentazione per la fermentazione Foto 2 : parte superiore di una vasca (dettaglio) Controllo dell ossigenazione L apporto di ossigeno viene realizzato attraverso un diffusore posto su una boccola di ricircolo del mosto in fermentazione. Un campionamento iniziale viene fatto per determinare la quantità di ossigeno effettivamente trasferita nel mezzo (Gerland et al., 98). Esso permette di calcolare il coefficiente (kl a ), e dunque la velocità di trasferimento dell ossigeno. Dato che tale coefficiente mantiene un valore pressoché costante nel corso della fermentazione (Blateyron et al., 98), è possibile, in condizioni operative determinate (tipo di diffusore, flusso di ossigenazione, portata del ricircolo ) di stimare la quantità di ossigeno trasferito ai lieviti in qualsiasi momento della fermentazione. Alle nostre condizioni standard, utilizziamo un diffusore Air-Liquide (NA), con un flusso di ossigeno di 5l/h e un flusso di ricircolo di 2hl/h, che corrisponde ad un valore Kl a di 2,27 h - ed una velocità di trasferimento dell ossigeno di,2 mgl - min -. Pertanto, in 5 minuti vengono aggiunti 6 mg di ossigeno/l. Occorre notare che (i) tale velocità moderata dell apporto di ossigeno e (ii) il consumo simultaneo di ossigeno da parte dei lieviti consentono di limitare, o addirittura di eliminare, i rischi di ossidazione dei mosti. Misura in linea della velocità di produzione di CO 2 - Principio La fermentazione viene seguita grazie ad una misura automatica dello sviluppo di CO 2. In effetti, esiste una relazione diretta tra lo sviluppo di CO 2, il consumo di zuccheri e la produzione di alcol (El Haloui et al. 88). L integrazione di tale valore consente di calcolare la quantità di CO 2 prodotta e conseguentemente di stimare il tenore residuo in zuccheri e la concentrazione di alcol. - Tecnologia utilizzata Il sistema usato per misurare il flusso di CO 2 è un flussometro (Brooks TR), che si basa sul seguente principio : il gas proveniente dalla fermentazione passa attraverso un tubo con uno shunt di diametro molto piccolo. Le proporzioni di gas che passano nelle due parti sono costanti. La parete dello shunt viene scaldata uniformemente da una resistenza elettrica. Due termometri misurano il gradiente di temperatura nel flusso del gas. Il flusso del gas è proporzionale a tale gradiente. Occorre notare che il gas deve essere sufficientemente secco, e quindi è necessaria una trappola per l acqua ed un condensatore. Il flusso massimo dei misuratori di flusso utilizzati è di 4 l/h. INFOWINE, RIVISTA INTERNET DI VITICOLTURA ED ENOLOGIA, 25, N.6/

3 AGUERA ET AL., MICROVINIFICAZIONE CON FERMENTAZIONE DIFFERITA, PAG. 3 Gestione delle fermentazioni Sistema di controllo Il sistema di controllo delle fermentazioni è stato sviluppato dall INRA. Si tratta di un sistema che può cambiare (possibilità di aggiungere nuove sonde, per esempio) controllato da un programma scritto in linguaggio Labview, che consente di : - raccogliere i dati sulle fermentazioni : il flusso della CO 2 è misurato ogni 2 secondi (frequenza regolabile). Viene fatta la media del valore che si ha nell intervallo compreso tra due stoccaggi (generalmente 2 minuti). La temperatura viene misurata con una sonda pt ogni 5 secondi (frequenza modificabile). - di registrare i parametri : tempi, velocità istantanea di sviluppo di CO 2 (g/l.h), CO 2 sviluppata accumulata (g/l), temperatura impostata ( C), temperatura misurata ( C) e durata d apertura delle elettrovalvole calda e fredda. - controllare le fermentazioni : sono possibili molti modi di gestione della temperatura (cf : paragrafo successivo) Esempi di modalità di controllo Gli esempi seguenti descrivono diverse potenzialità dell impianto in termini di controllo della temperatura. Illustrano anche l interesse del controllo in linea della velocità di fermentazione, che è molto più preciso rispetto ad un controllo manuale (della densità, per esempio). -Regolazione isotermica (figura ) Si tratta del modo più semplice. In questo caso, la velocità di sviluppo della CO 2 tocca un punto massimo, quindi, quando la moltiplicazione cellulare è terminata (poco tempo dopo il raggiungimento della velocità massima di sviluppo della CO 2,), tale velocità continua a cadere fino alla fine. Nell esempio della figura, la caduta è repentina alla fine della fermentazione, quando lo zucchero residuo diventa limitante. Nel caso delle fermentazioni stentate (esempi figure 4 e 5), tale caduta è decisamente più graduale.,4,2,8,6,4,2 Figura vit esse de dégagement de CO2 température mesurée Programmazione della temperatura in funzione del tempo (figura 2) La temperatura può essere programmata in funzione del tempo di fermentazione. Nell esempio di figura 2, il mantenimento della temperatura a 6 C all inizio della fermentazione, consente di limitare il valore della velocità massima di fermentazione (ciò è positivo) ; quindi un aumento graduale della temperatura permette un compimento della fermentazione più rapido. Da notare, in questo esempio, l aggiunta di 3 mg/l di bi-ammonio fosfato (a t 5h), la cui efficacia (istantanea) può essere quantificata con precisione ,5 Figura 2 vit esse de dégagement de CO2 t empérat ure mesurée,45 2,4,35,3 8,25,2,5 6, 5, INFOWINE, RIVISTA INTERNET DI VITICOLTURA ED ENOLOGIA, 25, N.6/

4 AGUERA ET AL., MICROVINIFICAZIONE CON FERMENTAZIONE DIFFERITA, PAG. 4 -Programmazione della temperatura in funzione della CO 2 (figura 3) La temperatura può essere programmata in funzione della CO 2, (proporzionale al procedere della reazione, al consumo degli zuccheri e alla produzione di alcol). Rispetto al tipo di regolazione precedente, quest ultimo consente di slegarsi dal fattore tempo e di valutare l evoluzione della composizione del mezzo. Si tratta di un tipo di gestione che permette di integrare una delle caratteristiche fondamentali dei mosti: la variabilità della fermetescibilità, in funzione della loro composizione in fattori nutritivi. Da notare la perfetta sovrapposizione tra la temperatura impostata e la temperatura misurata. -Controllo della velocità di fermentazione agendo sulla temperatura (figura 4) Nel corso della maggior parte della fermentazione, la velocità della fermentazione diminuisce perché l attività dei lieviti diminuisce (inibizione e limitazione nutrizionale). Tale caduta può essere compensata da un aumento controllato della temperatura, così che diventa possibile ottenere fermentazioni (o parte di fermentazioni) nel corso delle quali l attività dei lieviti rimane costante. Questo tipo di controllo ha un interesse nei programmi di ricerca dove si vuole controllare l attività fermentativa dei lieviti. Nell esempio della figura 4, la velocità è mantenuta costante al valore massimo (a 2 C) fino al raggiungimento della temperatura massima (3 C). Figura 3,9,8,7,6,5,4,3,2,,8,7,6,5,4,3,2, Figure Figure 5 vitesse de dégagement de CO2 t empérature mesurée t empérature consigne CO2 dégagé (gl - ) vit esse de dégagement de CO2 t empérat ure mesurée Simulazione del regime termico delle vasche industriali (figura 5) In pratica, nelle vasche di tipo industriale, vi sono lunghi intervalli di tempo in cui la temperatura no è isoterma, in cui la temperatura aumenta liberamente (fino al valore impostato). Se si vuole riprodurre tale andamento in una vasca da l, dove le dispersioni termiche sono molto diverse, occorre trovare un tipo di simulazione nel programma di controllo. Questo ci consente di calcolare, da una parte, la velocità di produzione di calorie (proporzionale alla velocità di fermentazione) e dall altra, le dispersione termiche. Diventa allora possibile di riprodurre un regime termico simile a quello di una vasca industriale.,9,8,7,6,5,4,3,2, vitesse de dégagement de CO2 t empérat ure mesurée températ ure consigne INFOWINE, RIVISTA INTERNET DI VITICOLTURA ED ENOLOGIA, 25, N.6/

5 AGUERA ET AL., MICROVINIFICAZIONE CON FERMENTAZIONE DIFFERITA, PAG. 5 Ripetibilità delle fermentazioni Vinificazioni in bianco La figura 6 rappresenta le cinetiche fermentative ottenute con due ceppi differenti con fermentazioni realizzate con ripetizione. Le ripetizioni sono perfettamente sovrapponibili, comprese le fasi di aggiunta di nutrienti e di innalzo della temperatura (questi interventi sono stati effettuati in momenti uguali per entrambi i ceppi). In questo metodo, è possibile mettere in evidenza le differenze piccole, ma significative, tra diverse condizioni sperimentali (in questo caso, l effetto ceppo di lievito). Aggiunta di ossigeno e azoto ammoniacale Aumento della temperatura,5,45,4,35,3,25,2 souche A répétition souche B répétition souche A répétition 2 souche B répétition 2 Figura 6. Paragone delle cinetiche osservate di due ceppi di lieviti (fermentazioni in ripetizione),5,, Vinificazione in rosso - Ripetibilità Nel caso di vinificazioni in rosso, la prima tappa consiste nel realizzare lotti omogenei tra le diverse vasche e ciò richiede un protocollo di raccolte manuale dell uva. In queste condizioni, si può ottenere una buona ripetibilità anche grazie a follature quotidiane (esempio figura 7). 2,5 2,5 Figura 7. Ripetibilità delle cinetiche fermentative nella vinificazione in rosso., INFOWINE, RIVISTA INTERNET DI VITICOLTURA ED ENOLOGIA, 25, N.6/

6 AGUERA ET AL., MICROVINIFICAZIONE CON FERMENTAZIONE DIFFERITA, PAG. 6 Conclusione Un impianto come quello dell Unité expérimentale di Pech Rouge permette di effettuare microvinificazioni in modo facilmente gestibile e riproducibile. Permette anche di effettuare sia misurazioni e controlli molto accurati sia tipi di gestione delle fermentazioni particolari che sono molto interessanti soprattutto per poter studiare fermentazioni in condizioni non isoterme. Negli articoli seguenti, (parte II) descriveremo le sperimentazioni realizzate su questa scala (interesse, rappresentatività...), sia nelle vinificazioni in bianco che nelle vinificazioni in rosso ; quindi (parte III) descriveremo l impatto della conservazione dei mosti (nel corso di diversi mesi) sullo svolgimento delle fermentazioni e sulle caratteristiche dei vini. Ringraziamenti Gli autori ringraziano Jean-Louis Roustan per l aiuto dato nella realizzazione di tale impianto. Bibliografia BLATEYRON L., AGUERA E., DUBOIS C, GERLAND C., SABLAYROLLES J.M., 98. Control of oxygen adition during alcoholic fermentations. Vitic. Enol. Sci., 53, 3-35 EL HALOUI N., PICQUE D., CORRIEU G., 88. Alcoholic fermentation in wine making : on line measurement of density and carbon dioxide evolution. J. Food Eng., 8, -3. GERLAND C., BLATEYRON L., SABLAYROLLES J.M., 98. Etude du transfert d oxygène en conditions oenologiques pour lutter contre les arrêts de fermentation. 5 ème Symposium International en Oenologie «Microorganismes et l élaboration des vins». Stuttgart, -2 mai. INFOWINE, RIVISTA INTERNET DI VITICOLTURA ED ENOLOGIA, 25, N.6/