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Materiali e metodi
3.1 La cantina sperimentale
Il nuovo centro sperimentale ha una superficie complessiva di circa 800 mq di cui 500 dedicati alla didattica ed alla ricerca. La cantina sperimentale delle dimensioni di 70 mq prevede quattro postazioni per la vinificazione ognuna delle quali munita di attacchi elettrici, erogatori per i gas tecnici e collegamenti per l’impianto di condizionamento (caldo e freddo) dei serbatoi da vinificazione, due pompe volumetriche, una diraspapigiatrice.
Breve descrizione dell’impianto di condizionamento dei serbatoi di fermentazione uve e mosti.
L’unità refrigerante, da 16000 frigorie, ha una struttura in acciaio inossidabile, funzionante a gas ecologico come da norme CE, munito di PLC (programmable logical control) per la gestione delle funzioni, serbatoio refrigerato e pompe con girante inox. L’impianto è stato eseguito impiegando 54 metri di tubi inox. L’unità termoriscaldante è costituita da un riscaldatore in acciaio inossidabile da 10.000 calorie e relative pompe. Il quadro elettronico, con pannello touch screen, consente la gestione delle temperature di 4 serbatoi mediante connessione a personal computer.
Impianto dei gas tecnici
Nella cantina sperimentale è stato realizzato un impianto per la movimentazione dei gas tecnici che prevede 4 postazioni, munite di attacchi elettrici e valvole per poter impiegare in qualsiasi fase del processo di vinificazione anidride carbonica (liquida o gassosa), ossigeno, azoto ad alta e bassa pressione (prodotto grazie all’impiego di un generatore collocato in sito), aria.
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Caratteristiche della diraspatrice
La diraspatrice impiegata nella sperimentazione è una “Zambelli modello Cantinetta ”, di cui sono riportati i dati tecnici essenziali (Tab. 3.1).
Tabella 3.1 Scheda tecnica della pigiadiraspatrice
In questa macchina la pigiatura avviene mediante due rulli a margherita (ondulati) in nylon, regolabili, che permettono una spremitura morbida del grappolo.
La tramoggia è completa di coclea di alimentazione per l’avanzamento automatico dell’uva, vaglio in lamiera inox forata che può essere estratta per effettuare una rapida pulizia e/o all’occorrenza per pigiare senza diraspare. (fig. 3.2)
Tutte le parti che vengono in contatto col prodotto da trattare sono in acciaio inox AISI 304, tranne i rulli di pigiatura (in nylon).
Figura 3.2 Particolari della pigiadiraspatrice, dei rulli e della coclea
modello CDA inox a motore Tramoggia (mm) 420x 950 Ingombro (mm) 1120 x 550 x 600 Produzione oraria (Max ton/ora) 1,5/2 Peso (Kg) 45 Motore monofase (Kw) 1,5
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Caratteristiche dei tini vinificatori presenti
Nella cantina sperimentale sono presenti due tini vinificatori, entrambi della capacità di 5 hL, uno predisposto per i rimontaggi convenzionali, l’altro munito di un sistema brevettato (sistema ONDA) per la movimentazione delle vinacce (Fig. 3.3).
Figura 3.3 Schema del vinificatore da 5 hl con sistema “ONDA” per la movimentazione delle vinacce.
I due vinificatori presentano le stesse caratteristiche costruttive, differenziandosi solo per la presenza del sistema “Onda”. In particolare, nello schema precedentemente riportato (Fig. 3.3)è possibile riconoscere:
Portella per svinatura
Chiusino superiore
Valvola di sicurezza (agisce nel caso la pressione interna al serbatoio superi 1,5 atm)
Due valvole preleva campioni (a due altezze differenti)
Valvola per il recupero dei gas di fermentazione o per inertizzazione con gas tecnici
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Assaggia vino
Intercapedini inferiori per l’impianto di riscaldamento
Fascia di raffreddamento
Tappo DN 60
Il serbatoio “tradizionale” è predisposto per il rimontaggio del mosto con l’ausilio di pompe enologiche (Fig. 3.4).
Figura 3.4 Vista frontale
Il dispositivo “ONDA®”, brevettato dalla “GHIDI METALLI srl”, consiste in un cinematismo
a biella e manovella azionato da un gruppo motoriduttore (Tab. 3.2) che ha la funzione di conferire un moto rettilineo alternato ad un’asta telescopica dotata ad una estremità di un disco (Fig. 3.5), entrambi in acciaio inox AISI 316.
Tabella 3.2 Componenti del dispositivo “Onda”
1 Corpo motore 2 Guarnizione di tenuta 3 Serbatoio accoppiato 4 Staffa di fissaggio
5 Dadi e rosette antisvitamento 6 Asta con piattello agitatore
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Figura 3.5 Particolari dell’asta telescopica con piatto agitatore
I componenti del dispositivo “ONDA” sono stati studiati per favorire le operazioni di movimentazione manuale dei carichi offrendo numerose parti adatte ad essere utilizzate come punti per manipolare i particolari.
In particolare il “corpo motore” è dotato di uno o più punti di attacco utilizzabili per il collegamento tramite accessori di imbracatura ad organi di sollevamento e trasporto. Tali punti sono utilizzabili per sollevare e posizionare la macchina assemblata sui serbatoi con i quali deve accoppiarsi (Fig. 3.6).
Figura 3.6 Possibile soluzione di sollevamento e trasporto dell’apparecchiatura
Poiché con una sola macchina è possibile effettuare trattamenti sul prodotto contenuto in diversi contenitori, applicandola ad un recipiente alla volta, “ONDA” viene classificata (DPR 459/96 art.1 comma 2) come “attrezzatura intercambiabile” e come tale viene considerata una macchina.
La macchina Onda, accoppiata ad un serbatoio in acciaio inox, trova utile applicazione nella vinificazione in rosso, in cui la fermentazione alcolica è accompagnata dalla macerazione delle vinacce.
Onda realizza un particolare tipo di movimentazione delle parti solide, finalizzato ad una ottimizzazione e standardizzazione del rilascio dei componenti nobili in esse contenuti e ad una minor produzione di fecce, causa di impoverimenti non trascurabili nel futuro vino.
76 La sperimentazione che è stata effettuata, che risulta quindi essere lo scopo di questo elaborato, si rifà alla verifica della capacità estrattiva dei componenti fenolici dell’uva da parte del sistema di follatura automatico ideato dalla ditta “Ghidi Metalli” comparato al serbatoio di eguale capienza e nelle medesime condizioni di riempimento di mosto ma con conduzione manuale della tecnica di bagnatura del cappello di vinacce mediante il classico rimontaggio. Importante è sottolineare che la prova ha visto impiegata la medesima uva varietà Syrah gentilmente conferita dall’Azienda Agricola Petra di Suvereto.
Il cappello di vinacce che tende a formarsi subito dopo l’avvio della fermentazione alcolica va così a collocarsi immediatamente sopra il piattello agitatore; quest’ultimo una volta azionato, imprime alla fase liquida un movimento ondulatorio che esercita nei confronti del cappello un’azione costante, graduale e delicata di disgregazione, impedendone la compattazione (Fig. 3.7); inoltre assicura al mosto una buona ossigenazione, indispensabile per un corretto decorso del processo fermentativo (particolarmente in fase iniziale).
77 Ciascun dispositivo Onda è fornito di un apposito pannello di controllo, mediante il quale è possibile regolare oltre alla velocità di oscillazione, entro i limiti imposti dal costruttore per ragioni di sicurezza, anche i tempi di lavoro e di pausa (Fig. 3.8).
Fig. 3.8 - Particolari del pannello di controllo
Al fine di ottenere una movimentazione ottimale del mosto, è fondamentale che il piattello si posizioni immediatamente sotto il cappello di vinacce; per ottimizzare tale operazione l’impianto è provvisto di due punti (8 e 9, dotati di viti antisvitamento) per la regolazione della lunghezza complessiva dell’asta telescopica che sorregge il piattello agitatore (Fig. 3.9).
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Caratteristiche della pompa utilizzata per rimontare la massa
Per l’esecuzione dei rimontaggi nel tino testimone è stata usata una pompa “Zambelli modello T70/FL TF munita di by-pass e girante in neoprene” (Fig. 3.10 ). Le caratteristiche tecniche (Tab. 3.3) la rendono particolarmente adatta per i rimontaggi e per il travaso di vino, mosti senza raspi e liquidi alimentari in genere.
L'aspirazione è ambivalente nei due sensi di rotazione. La girante in gomma evita
maltrattamenti eccessivi al prodotto travasato. Funziona a basso numero di giri con flusso omogeneo e continuo e per il suo principio di funzionamento si può definire una pompa a "impeller".
Figura 3.10 Pompa mod. T/70 FL TF prodotta da ZAMBELLI ENOTECH srl
Tab. 3.3 Caratteristiche tecniche della pompa descritta
r.p.m. 900 Q (hl/h) 80 Bar max 3,5 Connettore Ø 40 Motore Trifase Peso (kg) 20 Dimensioni (mm) 370 x 660 h. 620
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3.2.1 Protocollo di vinificazione proposto per i due tini (2007)
Fig. 3.12 - Schema di vinificazione adottato per la sperimentazione nel primo anno CONFERIMENTO UVE Pigiadiraspatura Riempimento tino Onda Riempimento tino Testimone Inoculo lieviti selezionati Follature automatiche Rimontaggi Svinatura
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Protocollo di vinificazione proposto per i due tini (2007)
Fig. 3.13 - Schema di vinificazione adottato per la sperimentazione nel secondo anno CONFERIMENTO UVE Pigiadiraspatura Riempimento tino Onda Riempimento tino Testimone Inoculo lieviti Follature automatiche Rimontaggi Aggiunta Tannini Svinatura
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3.2.2 Operazioni condotte sulle uve e gestione della vinificazione
Entrambi gli anni in cui è stata eseguita la vinificazione sperimentale l'Azienda Agricola “Petra” di Suvereto (LI) ha fornito le uve utilizzate, il primo anno di varietà Merlot ed il secondo di varietà Syrah.
Nelle due vinificazioni è stato adotto lo stesso protocollo sperimentale, ad eccezione dell’aggiunta di tannini enologici denominati “VR Supra” prodotti dalla ditta Laffort aggiunti nella seconda prova, e che consiste nell’ammostamento dell'uva a disposizione che ha permesso di ottenere un totale di mosto di 8 hL, di cui 4 hL sono stati impiegati all'interno del serbatoio dotato del sistema Onda e gli altri 4 hL nel serbatoio con il sistema di rimontaggio. E' stato preparato un Pied de Cuve reidratando 100 g di lieviti essiccati selezionati del ceppo Saccharomyces specie bayanus in un totale di acqua pari a 1 litro alla temperatura di 38°C con l'aggiunta di 160 g di saccarosio da cucina. Per agevolare l'adeguamento da parte dei lieviti alla temperatura del mosto, sono state effettuate periodiche addizioni di mosto stesso alla soluzione preparata per un tempo complessivo di 1 ora. Una volta effettuato il riempimento della vasca col pigiato, si è proceduto all'inoculo dei lieviti, e nella seconda prova è stato aggiunto il coadiuvante enologico Tanin vr Supra nella dose di 30 g/hL. Si tratta di una miscela di tannini, in parte ellagici e in parte proantocianidinici, messa a punto specificatamente per la vinificazione in rosso. Al fine di distribuire uniformemente nella massa i preparati addizionati, dopo le varie aggiunte è stata effettuata un’omogeneizzazione della massa: per il sistema Onda, mediante moto oscillatorio del piatto automatico con una durata di circa 20 minuti, per il tino testimone con un rimontaggio della medesima durata. La temperatura per far decorrere la fermentazione è stata impostata al valore di 27±1°C. Dal secondo giorno dopo l'ammostamento, nel caso del sistema Onda, gli interventi quotidiani di follatura sono saliti a due con durata di 25 minuti cadauno a distanza di 8 ore l'uno dall'altro. Nel corso dell'evoluzione della fermentazione è stato deciso di diminuire la durata di ogni intervento di follatura dal quarto giorno in poi riducendo i minuti da 25 a 20 e successivamente a 15. Questa scelta è stata applicata a seguito dei risultati analitici della componente fenolica che suggerivano la riduzione della durata degli interventi per evitarne l’eccessiva degradazione ossidativa. Per il tino testimone sono state effettuate le medesime operazioni. E' importante rimarcare il fatto che il numero degli interventi di rimontaggio e la
82 tempistica intercorsa tra un'operazione ed un'altra, è stata la stessa per entrambi i tini. Il contenuto iniziale in zuccheri è risultato essere lo stesso rispetto all'altro tino, anche qui il range di temperatura impostato al pannello di controllo del circuito di termoregolazione risulta identico a quello dell'altro tino. In entrambi i casi si è poi proceduto con la pratica della svinatura.
3.3 Determinazioni analitiche effettuate sulle uve e sui campioni prelevati
dai due tini
Analisi sulle Uve
Per l’analisi delle uve è stato utilizzata una variante del metodo di Glories, il quale è basato sull’estrazione rapida degli antociani dalle bucce, in parte in condizioni che simulino il processo di vinificazione (estrazione mediante una soluzione tamponata a pH 3.2), e in parte in condizioni estreme, in grado di eliminare completamente le barriere alla diffusione (soluzione acida a pH 1); in entrambe i casi si opera la completa distruzione delle strutture cellulari (frullatura), per rendere più efficace l’estrazione stessa.
Il protocollo modificato prevede in sostituzione della macerazione in soluzione acida a pH 1, il congelamento degli acini da utilizzare poi per la preparazione del campione, ricreando così le condizioni tipiche della criomacerazione che favoriscono la rottura meccanica dei tessuti degli acini per effetto dell’espansione dell’acqua al momento del suo congelamento. Sono stati prelevati gli acini (due aliquote di 100 acini per ciascun campione), avendo cura di lasciare il pedicello, in modo da evitare la fuoriuscita di succo dal punto di inserzione. Una prima aliquota è stata completamente ammostata impiegando un frullatore in atmosfera inerte e il frullato è stato addizionato con un ugual volume di tampone citrato a pH 3,2. L’altra aliquota di acini è stata prima congelata e dopo circa 24 ore di congelamento è stata frullata in atmosfera inerte e trattata come la precedente.
Le due sospensioni che ne derivano sono state mantenute in agitazione non troppo violenta per 4 ore, dopo di che sono state filtrate, ottenendo così i due succhi sui cui poi sono state effettuate le varie analisi.
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Analisi sul mosto/vino.
In particolare, per tutti i campioni prelevati, sono state effettuate le seguenti analisi: pH
Per la determinazione del pH è stato usato il metodo potenziometrico che prevede l'uso di un pH-metro. Si tratta di un dispositivo mediante il quale si misura la forza elettromotrice esistente tra un elettrodo (+) e la soluzione in esame, riferita ad un elettrodo di confronto (-). Si procede dunque immergendo l'elettrodo nella soluzione controllando la taratura dello strumento con soluzioni tampone a pH noto 7.01 e 4.01.
Acidità totale
L'acidità totale è stata determinata mediante titolazione di 25 ml di campione con idrossido di sodio fino a neutralità usando il pH-metro come ausilio pratico nella determinazione precisa di tale punto.
Acidità volatile
In un pallone sono stati introdotti 50 ml di vino, distillandolo in corrente di vapore, fino a raccogliere circa 200 ml di distillato che, previa aggiunta di qualche goccia di fenolftaleina, è stato titolato con una soluzione 0,1 N di idrossido di sodio fino a colorazione rosa tenue. Per la determinazione dell'acidità volatile netta è stata detratta l’anidride solforosa presente nel distillato I2 N/50 come soluzione titolante e salda d'amido come indicatore.
Glucosio/Fruttosio
Per seguire l'andamento della concentrazione di glucosio e di fruttosio nel corso della fermentazione alcolica, si è utilizzato il metodo enzimatico con il quale, usando un apposito kit commerciale, si può valutare la concentrazione degli esosi presenti nel campione
attraverso la valutazione, per via spettrofotometrica, del NADH2 formatosi in rapporto
stechiometrico (mediante lettura dell'assorbanza a 340 nm) a seguito della loro completa ossidazione enzimatica. Per risalire alla concentrazione degli esosi si utilizza la legge di Lambert-Beer:
84 A= C*l*ε
dove: A è l'assorbanza del NADH2, C è la concentrazione del NADH2, l è la lunghezza del
percorso ottico e ε è il coefficiente di estinzione molare del NADH2 a 340 nm.
Le reazioni che sono coinvolte nel riconoscimento della concentrazione degli esosi sono:
Primo stadio:
D-glucosio + ATP HK G-6-P + ADP D-fruttosio + ATP HK F-6-P + ADP
Secondo stadio: G6P + NADP+ G6P-DH 6 –PG + NADPH + H+ Terzo stadio: F6P PGI G-6-P Dove: HK: esochinasi G6P-DH: glucosio-6-fosfato-deidrogenasi PGI: fosfoglucosioisomerasi
85 Polfenoli totali con il metodo Folin
I polifenoli totali sono stati determinati col metodo Folin-Ciocalteau, con lettura dei campione a λ=700 nm contro bianco.
Si mette 1 ml di campione (vino bianco tal quale, vino rosso diluito 1:10) in un matraccio da 100 ml, si aggiungono 60 ml di acqua e si mescola, quindi si aggiungono 5 ml di reagente di Folin-Ciocalteau, si mescola bene e si aggiunge, dopo 3 sec e prima di 8 min, 15 ml di soluzione di carbonato di sodio al 20%. La soluzione viene quindi lasciata 30 min a temperatura ambiente ed in seguito si effettua una lettura a 700 nm contro bianco (5 ml di Folin + 15 ml di carbonato di sodio al 20% poi portare a 100 ml con acqua).
Antociani totali
Gli antociani totali sono stati determinati per via spettrofotometrica misurando l'assorbanza nel punto di massimo assorbimento nel visibile del vino rosso (A = 536-540 nm) dopo aver diluito il campione di mosto 50 volte con etanolo cloridrico (etanolo: acqua distillata: acido cloridrico = 70: 30: 1).
Il contenuto in antociani totali è espresso come concentrazione di malvina secondo la formula di Lambert- Beer.
Antociani Liberi
Gli antociani liberi sono stati valutati col metodo per decolorazione con anidride solforosa: questa metodologia permette di misurare gli antociani liberi più quelli che, pur essendo combinati con i tannini, sono decolorabili dalla SO2. In una provetta si pone 1 mL di vino + 1
ml di alcol etilico al 95% acidificato con 0,1% v/v di acido cloridrico puro + 20 mL di una soluzione di HCl al 2% v/v (pH = 0.6), omogeneizzando la miscela ottenuta. 5 mL di questa soluzione sono posti in una prima provetta (A) a cui si aggiungono 2 ml di acqua, mentre altri 5 mL della stessa miscela sono posti in una seconda provetta (B) ed addizionati di 2 mL di una soluzione di bisolfito di sodio al 15% . Dopo 30 minuti di reazione, sulle provette mantenute al buio, viene determinata la densità ottica a 520 nm. La differenza di D.O. dimostrata dalle due provette (A-B) moltiplicata per un coefficiente, ricavato da una curva di calibrazione calcolata a partire da una miscela di antociani di Vitis vinifera, fornisce la concentrazione in antociani decolorabili.
86 Tannini totali
Il metodo di analisi sfrutta le proprietà delle catechine monomere e condensate di ossidarsi in mezzo acido e alcolico ad alta temperatura (circa 100°C) per produrre delle proantocianidine colorate. All'atto pratico, da una stessa provetta di campione aggiunta di butanolo e acido cloridrico, si ricava un'altra provetta da immergere a bagnomaria bollente in olio per 30'. Dopo raffreddamento si procede alla lettura allo spettrofotometro a λ=550 nm e la differenza algebrica tra le due letture derivanti dalla stessa provetta iniziale e quindi dallo stesso campione, fornisce la concentrazione in tannini totali.
Fenoli non-flavonoidi
Il vino viene filtrato con una membrana di 0,45 m e si prelevano 10 ml, si aggiungono poi 10 ml di HCl 1:4 e 5 ml di formaldeide (con una concentrazione di 8 mg/ml, che corrisponde ad una diluizione 1:50 della formaldeide al 40%), si a 24 h e quindi si centrifuga. In questo modo si avrà la precipitazione dei fenoli flavonoidi e si procederà alla determinazione dei fenoli non flavonoidi con il metodo del Folin-Ciocalteau.
Si effettuerà poi la determinazione dei polifenoli totali con il metodo del Folin-Ciocalteau su 10 mL dello stesso vino filtrato, in modo da ricavare per differenza i fenoli flavonoidi, infatti: polifenoli totali - fenoli non flavonoidi = fenoli flavonoidi.
