Klarowanie moszczów jabłkowych poprzez żelowanie pektyn - Wersja do druku +- projekt CYDR (https://projektcydr.pl/forum) +-- Dział: Jak robimy cydr (i jak go nie robimy) (https://projektcydr.pl/forum/forumdisplay.php?fid=1) +--- Dział: Kaganek oświaty (https://projektcydr.pl/forum/forumdisplay.php?fid=6) +--- Wątek: Klarowanie moszczów jabłkowych poprzez żelowanie pektyn (/showthread.php?tid=2918)

Klarowanie moszczów jabłkowych poprzez żelowanie pektyn - Bartek - 2025-11-21 Ciekawy artykuł:   CT36-La-clarification-des-mouts-de-pomme-par-gelification-des-pectines.pdf (Rozmiar: 8,91 MB / Pobrań: 1) Kilka ciekawych informacji: - oczyszczanie soku zmniejsza zawartość azotu o rzędu 30%, jak również redukuje inne składniki potrzebne do wzrostu drożdży (tiamina, sterole…) -dlatego po oczyszczezniu fermentacja przebiega wolniej - redukcji ulegają również niekorzystne mikroorganizmy, które są usuwane razem z warstwą pektyn - nadmierny dodatek wapnia prowadzi do powstawania zwartych żeli - pektynowa czapa rozpada się nie tylko z powodu turbulencji wywołanych produkcją CO2, ale również w wyniku pracy enzymów produkowanych przez drożdże. Populacja drożdży na poziomie 1.000.000 komórek/ ml produkuje wystarczająco dużo enzymów, żeby zacząć rozkładać pektynową czapę. Pełne tłumaczenie poniżej. str 1 Klarowanie moszczów jabłkowych poprzez żelowanie pektyn Proces dawniej nazywany „défécation” (defekacja) z pewnością należy do najbardziej specyficznych tradycyjnych metod stosowanych przy produkcji francuskiego cydru, chociaż używano go również w Anglii pod nazwą „Keeving process”. Proces ten jest opisywany od dawna (Jacquin, 1955; Tavernier, 1961; Warcollier, 1928) i zawsze uznawano go za etap sprzyjający jakości cydrów, ale jego skuteczność przez długi czas pozostawała niepewna. Jednak już w 1928 r., gdy mechanizm był jeszcze stosunkowo mało znany, Warcollier (Warcollier, 1928) podawał dobre wskazania dotyczące warunków sprzyjających jego prawidłowemu przebiegowi: delikatne mieszanie moszczu podczas dojrzewania, utrzymanie niskiej temperatury tłoczenia moszczu, odstawienie pod prasą tłuczonych i rozdrobnionych owoców, aby ułatwić uwalnianie pektyn. Wiele lat później prace badawcze INRA w Rennes, a następnie badania prowadzone w cyklu kilku lat (Baron & Drilleau, 1982; Brillouet, Baron, Drilleau, & Thibault, 1983; Calvez, Baron, & Drilleau, 1977; Drilleau, Cadot, Lefrant, & Pean, 2000; Drilleau, 1973; Le Quéré, Baron, & Drilleau, 1986; Le Quéré, Latreille, Rouxel, & Drilleau, 1988) pozwoliły lepiej zrozumieć ten mechanizm i określić bardziej niezawodny proces, zalecając dodanie enzymu oraz rozpuszczalnej soli wapnia w precyzyjnych ilościach. Dzięki temu niezawodność procesu mogła zostać poprawiona, a poziom skuteczności, początkowo mieszczący się między 20 a 30%, mógł wzrosnąć do około 95%. Przypadki niepowodzeń wydawały się poprawnie zidentyfikowane i przypisywano je głównie złemu stanowi higienicznemu surowca. Jednak od około dziesięciu lat wydaje się, że znów pojawia się istotny poziom niepowodzeń, wskazujący na konieczność ponownego przeanalizowania całego procesu i jego przyczyn. Ponadto, część wytwórców cydru, którzy próbowali prowadzić klarowanie moszczu za pomocą tego procesu, zrezygnowała z niego i zaczęła stosować metody fermentacji powolnej w niższych temperaturach. Metoda ta jednak również nie zawsze daje dobre wyniki, gdyż duża część niepowodzeń może być spowodowana słabym oczyszczeniem moszczu pierwotnego. Dlaczego klarować moszcz przez „żelowanie pektyn”? Proces klarowania jest częścią know-how producentów cydru. Daje on zwykle dobre efekty fermentacyjne, ułatwiając produkcję cydru o dobrej jakości organoleptycznej. Eliminacja części nierozpuszczonych (boubes – grubsze osady) wnosi dwa pozytywne efekty: Zmniejszenie ilości składników odżywczych dostępnych w moszczu. Zmniejszenie liczby form przetrwalnikowych drobnoustrojów, które zostały uwięzione w żelu i usunięte wraz z nim podczas odsączania (soutirage). Obie te modyfikacje rzeczywiście ułatwiają późniejsze filtrowanie cydru, zmniejszając jednocześnie: odporność na przepływ, ilość materii zatrzymywanej na filtrach. Prawdziwe jest również to, że sposób klarowania wpływa na jakość końcowego cydru. Żelowanie pektyn wywiera jednak szczególny wpływ, nieporównywalny z innymi procesami klarowania moszczu stosowanymi przy produkcji win. Zjawisko klarowania pektyn jest szczególne, ponieważ prowadzi do spowolnienia fermentacji alkoholowej. Czas klarowania wystarczający do tego, aby użyć lekkiej techniki odciągania (soutirage), wynosi około 8–10 dni, co oznacza, że fermentacja zaczęła się już przed zakończeniem tej fazy. Według niektórych autorów te wolniejsze fermentacje dają lepszą stabilność pofermentacyjną cydru, lepszy profil aromatyczny oraz zapewniają lepsze właściwości organoleptyczne. Zjawisko to najbardziej dotyczy odmian o większej zawartości tanin. Najczęściej proponowana hipoteza mówi, że eliminacja azotu podczas klarowania powoduje zmniejszenie ilości składników odżywczych o około 30% dostępnych dla moszczu nieklarowanego. Ponadto, ze względu na niską zawartość związków azotowych w moszczach jabłkowych (zwykle 5–10 mg/l), spadek ten wpływa bezpośrednio na wzrost drożdży. str 2 W związku z tym, dla większości współczesnych moszczów wpływ tego zużycia nie mógłby tłumaczyć niższego poziomu populacji drożdży. W rzeczywistości redukcja dostępnego azotu wynika głównie z eliminacji azotu związanego z osadami, a azot ten nie jest przyswajalny przez drożdże, a więc nie wpływa na ich wzrost. Czynniki wzrostu (tiamina, sterole…) mogą natomiast tłumaczyć spowolnienie fermentacji podczas pierwszych generacji drożdży, które mogą zużywać duże rezerwy niektórych z tych substancji, w szczególności tiaminy. Niektóre drożdże pojawiające się w początkowych fazach fermentacji, zwłaszcza drożdże tzw. osłabione (jak Hanseniaspora valbyensis), mogą wręcz wyczerpywać moszcz w tiaminy, zanim populacja Saccharomyces (drożdże właściwe fermentacji alkoholowej) przejmie dominację. Sterole są również omawiane jako czynniki wyjaśniające spowolnienie fermentacji, ponieważ drożdże zużywają je w pierwszych fazach wzrostu. Część tego spowolnienia można przypisać wpływowi klarowania na warunki fermentacji, ale trudno dziś ocenić, czy efekt ten jest specyficzny dla tej metody czy też wynika z ogólnych warunków odżywczych. W praktyce wpływ redukcji steroli wydaje się niewielki, a klarowanie moszczu przez żelowanie pektyn sprzyja specyficznej ewolucji flory drożdżowej, zwłaszcza ze względu na uprzywilejowanie lepszego rozwoju pewnych drożdży (m.in. Hanseniaspora), ponieważ drożdże te współzawodniczą ze sobą w zależności od jakości klarowania. Obserwacje terenowe oraz prace naukowe (projekt IFPC/INRA „FLORES MIXTES”) wskazują na wyraźną interakcję między drożdżami i innymi mikroorganizmami w moszczu, co w praktyce często prowadziło do nieoczekiwanych rezultatów dotyczących konkurencji między Saccharomyces i Hanseniaspora podczas klarowania. Tymczasem drożdżom Hanseniaspora przypisuje się korzystny wpływ aromatyczny na cydr (nuty owocowe). Podsumowanie (pierwsza część strony): Klarowanie moszczu przez żelowanie pektyn nie sprowadza się jedynie do eliminacji osadów grubych, co można osiągnąć innymi metodami. Kluczowe jest to, że proces ten silnie wpływa na warunki fermentacji. Powolne fermentacje i zmodyfikowany rozwój drożdży są ważne, ponieważ: pozwalają na selekcję drożdży korzystnych dla aromatu, ograniczają rozwój drożdży niepożądanych, zmniejszają intensywność produkcji wyższych alkoholi, sprzyjają powstawaniu cydrów bardziej stabilnych i harmonijnych. Klarowanie poprzez żelowanie pektyn: trzy etapy Proces klarowania nie jest używany do produkcji cydru z podwójnej fermentacji (cider keeved), lecz służy wyłącznie klarowaniu moszczów o średniej zawartości pektyn. W ramach tego procesu galaretowate żele pektynowe powstają na powierzchni moszczu po tym, jak pektyny ulegają demetylacji pod wpływem enzymów (naturalnych lub dodanych). W literaturze etap ten znany jest jako „gelification”, czyli żelowanie. Usunięcie żelu pozwala uzyskać jasny moszcz, nadający się do klarownej fermentacji. O tym, że żelowanie to zjawisko zależne od dojrzewania owoców, przypomina wykres na stronie (Fig. 1): „Zwiększenie zawartości pektyn w moszczach w zależności od dojrzałości owoców podczas tłoczenia.” Komentarz do wykresu (Fig. 1 – widoczny na stronie): Wykres pokazuje, że zawartość pektyn wzrasta: między 15. a 30. dniem po opadnięciu owoców, zależnie od odmiany (Doux, Roux Orange, Douce Moen, Locart Vert itd.). Oznacza to, że potencjał do tworzenia żelu pektynowego zależy od stopnia dojrzałości jabłek oraz warunków przechowywania. Dalszy tekst (końcówka strony 2): W latach 80. i 90. wpływ dojrzewania oraz mieszania owoców był szeroko dyskutowany. Wiadomo, że: pektolityczne enzymy własne jabłek działają najlepiej w pierwszym tygodniu po zbiorze, a zawartość pektyn wzrasta wyraźnie w dwóch tygodniach po opadnięciu owoców. Z tego powodu tradycyjnie zaleca się, by owoce przeznaczone na cydr nie były wyciskane zbyt wcześnie (gdyż mają wtedy za mało pektyny). str 3 W niektórych przypadkach poziom pektyn może być zredukowany, szczególnie od około 15 lat, kiedy producenci próbują – słusznie zresztą – poprawić higienę zbioru owoców. Unika się długiego pozostawiania jabłek na ziemi, ponieważ kontakt z glebą jest główną przyczyną skażenia przez pleśnie. Co więcej, zbiory są coraz bardziej zmechanizowane, co oznacza, że owoce muszą być tłoczone szybko po zbiorze, ponieważ wstrząsy i uszkodzenia spowodowane mechanicznym strząsaniem mogą zwiększyć wtórne skażenia grzybowe. W skrajnych przypadkach owoce spadają w wyniku wstrząsów i są prasowane jeszcze tego samego dnia. Gdy czas między opadnięciem owoców a tłoczeniem jest bardzo krótki (1–3 dni), ilość pektyn w moszczu może być zbyt niska, by umożliwić dobre tworzenie żelu. Wpływ warunków przechowywania również jest istotny. W tradycyjnym procesie moszcz jest zwykle pozostawiany pod prasą, ponieważ zgniatanie owoców rozluźnia pektynę i umożliwia jej lepszą dyfuzję. Jednak współczesne techniki rąbania owoców i prasy z taśmami dostarczają znacznie drobniejszego rozdrobnienia, a czas przechowywania miazgi jest ograniczony (z powodów logistycznych) do 15–30 minut. W efekcie dyfuzja pektyn może być niewystarczająca. Tylko niektóre urządzenia, jak prasy taśmowe z ciągłym podawaniem miazgi, mogą nadal uzyskiwać moszcze o odpowiednio wysokiej zawartości pektyny. Ewolucje technologiczne ostatnich 15 lat Te zmiany technologiczne prawdopodobnie spowodowały część niepowodzeń procesu poprzez obniżenie zawartości pektyn w moszczu. Jednak ich wpływ nie wyjaśnia w pełni wzrostu liczby niepowodzeń. Najbardziej prawdopodobne jest to, że wystąpiło nałożenie się kilku niekorzystnych warunków: zmiany w dojrzałości owoców po opadnięciu, zmniejszenie czasu przechowywania miazgi po rozdrobnieniu, zmniejszenie zawartości pektyn w moszczu, starzenie się enzymów pektynolitycznych, zmiana praktyk higienicznych, różnica w technikach klarowania. Ponadto niektórzy producenci – nie doceniając przydatności tego procesu – mogli zbyt wcześnie porzucić etap przechowywania miazgi, który pozwalał pektynom przejść do moszczu. Przechowywanie miazgi Przechowywanie miazgi przez 15 do 30 minut (najlepiej pomiędzy rąbaniem a tłoczeniem) jest formą „maceracji na krótko”. Jednak przy współczesnych technologiach rąbania, które dają bardzo drobne cząstki, dyfuzja pektyny zachodzi szybciej, lecz nie zawsze wystarczająco. W niektórych przypadkach może to prowadzić do moszczów o niskiej zawartości pektyny, co utrudnia ich klarowanie. Rola enzymów pektolitycznych Badania dowodzą, że pektyna musi zostać częściowo zdemetylowana, zanim możliwe będzie jej żelowanie w obecności jonów wapnia. Naturalne enzymy pektolityczne (PG – poligalakturonaza i PL – pektinoliaza) pochodzą z różnych źródeł: ze skórek owoców (pleśnie), z drożdży, w formie śladowej – z miazgi. Jednak te naturalne enzymy działają zbyt słabo, by zapewnić pełną demetylację pektyny. Z tego powodu od lat stosuje się enzymy pektynolityczne komercyjne, które są silniejsze i mogą przeprowadzić skuteczną demetylację w ciągu 24–48 godzin. Zwieranie się żelu i oddzielanie osadów Kontakty z badaniami z lat 80. doprowadziły do lepszego zrozumienia, że użycie enzymu „o odpowiedniej sile” jest kluczowe. W porównaniu z tradycyjnym procesem klarowania moszczu, gdzie naturalne enzymy były słabe, użycie starannie dobranych preparatów enzymatycznych pozwoliło znacznie poprawić skuteczność żelowania. Niektóre enzymy, szczególnie te stosowane w dawnym okresie w cydrownictwie, mogły zawierać zanieczyszczenia pochodzenia grzybowego, co przy niewłaściwym przechowywaniu powodowało nadmierną aktywność enzymatyczną, prowadzącą do degradacji pektyn i niepowodzeń. Z tego powodu zaleca się, aby cydrownie prowadziły kontrolę jakości zakupionych preparatów enzymatycznych. Minimalna aktywność enzymatyczna W tradycyjnym procesie klarowania ilość enzymu potrzebna do demetylacji była bardzo mała – około 2–4 dni przed ekstrakcją żelu. Dziś wiadomo, że: zwykle zaleca się dawkę ok. 100 jednostek PE/L, rozpuszczoną w wodzie (tempo 10 ml/L), aktywność enzymu jest odpowiednia po ok. 48 godzinach działania. W przypadku stosowania flotacji (procesu klarowania stosowanego w przemyśle sokowniczym) aktywność ta występuje po ok. 16 godzinach. Podsumowanie strony 3 (kluczowe punkty): nowoczesne techniki zbioru i rozdrabniania owoców mogą zmniejszać zawartość pektyn w moszczu, przechowywanie miazgi jest nadal ważne, ale bywa skracane, naturalne enzymy są zbyt słabe — konieczne są preparaty komercyjne, dawki i aktywność enzymów są kluczowe dla powodzenia żelowania. Rola soli wapnia („sels défécants”) w procesie żelowania Od 1928 r. stosowano różne „sole defekacyjne” zawierające wapń w różnych formach (węglany, fosforany, „cukry” wapniowe). Główną trudnością była niska rozpuszczalność tych soli, które mogły lokalnie zwiększać pH moszczu i powodować niekorzystny rozwój bakterii. Zastosowanie chlorku wapnia (Tavernier, 1961) rozwiązało te trudności. Na podstawie prac INRA ustalono, że istnieje: minimalna zawartość wapnia, poniżej której żelowanie nie może nastąpić, wartość ta dla moszczów jabłkowych wynosi około 0,16 g Ca/L. Ta wartość zależy również od obecności kwasu jabłkowego, który „konkuruje” z pektyną o wiązanie wapnia: im wyższa zawartość kwasu jabłkowego, tym mniej wapnia pozostaje dostępne, by umożliwić żelowanie. Maksymalna dawka wapnia INRA zaleciła także, by nie przekraczać maksymalnej dawki wapnia, ponieważ zbyt wysokie jego stężenie: może powodować przesycenie, może prowadzić do twardych koagulantów, może utrudniać oddzielenie żelu od moszczu. Dla moszczów z cydrów tradycyjnych limit ten określono jako 0,32 g Ca/L. Badania pokazały, że wszystkie moszcze tradycyjne zawierały mniej wapnia niż wartość minimalna, dlatego dodatek wapnia jest zawsze konieczny, jednak musi mieścić się w dopuszczonych granicach. Podsumowanie roli wapnia Dostarczony wapń: w formie soli rozpuszczalnej, w dawce ściśle kontrolowanej, umożliwia żelowanie większości moszczów jabłkowych stosowanych do produkcji cydru. Wyjątek stanowią moszcze bardzo kwaśne, gdzie kwas jabłkowy wiąże zbyt wiele wapnia, „odbierając go” pektynom. Oddzielanie żelu od osadów Zwykle w ciągu 2–14 dni po tłoczeniu żel wypływa na powierzchnię moszczu, tworząc zwartą, brunatną masę zwaną „chapeau brun”, która stanowi około 5–10% objętości zbiornika (patrz zdjęcie na stronie). Część grubych osadów (boubes) opada na dno zbiornika. W typowych przypadkach: moszcz klarowny znajduje się w środkowej warstwie, boubes – na dnie, chapeau brun – u góry. Zadaniem producenta jest usunięcie moszczu spomiędzy tych dwóch warstw, w momencie który gwarantuje najlepszy kompromis między klarownością a zachowaniem stabilności fermentacyjnej. Główne przyczyny niepowodzeń procesu Dwie najbardziej klasyczne przyczyny niepowodzeń to: 1. Fermentacja rozpoczynająca się zbyt szybko Prowadzi to do dwóch niepożądanych skutków: a) Uwalnianie CO₂ miesza cały zbiornik Jeśli fermentacja jest zbyt szybka, rozwój drożdży i wytwarzanie CO₂ powodują zbyt silne mieszanie moszczu, co: uniemożliwia fizyczne rozdzielenie warstw, może zniszczyć chapeau brun, sprzyja wzrostowi populacji poligalakturonaz wydzielanych przez drożdże, które rozbijają żel. b) Zbyt duża aktywność drożdżowa Przy stężeniach drożdży rzędu 1 000 000 komórek/ml aktywność enzymatyczna może być bardzo wysoka i rozkładać pektynę, przez co żel się nie tworzy, a klarowanie jest niemożliwe. 2. Nieodpowiednia temperatura fermentacji Temperatura zbyt wysoka w pierwszych dniach: przyspiesza fermentację, zapobiega powstawaniu żelu, skraca czas potrzebny na działanie enzymów. W konsekwencji żel może nie powstać lub zostać zniszczony zanim oddzieli się od moszczu. Wytwarzanie „mikro-bulle” (mikropęcherzyków) Przy zbyt gwałtownej fermentacji CO₂ wytwarza się w dużych ilościach, co: uniemożliwia formowanie zwartego żelu, może go „podrywać” i mieszać z moszczem, daje żel porowaty, niestabilny. Metody oddzielania żelu Tradycyjnie oddzielanie przeprowadza się: statycznie, poprzez ostrożne spuszczenie moszczu spod żelu, lub poprzez pompowanie, przy czym pompa musi mieć bardzo dokładnie regulowany przepływ, aby nie naruszyć chapeau. Możliwe jest także: wstrzyknięcie CO₂, aby oddzielić żel, dodanie soli wapnia podczas pompowania, aby wzmocnić żel. Oddzielanie jest skuteczne jako metoda klarowania, lecz nie zawsze wywołuje pozytywny efekt fermentacyjny — ponieważ moment oddzielania może odbywać się niezależnie od stanu fermentacji i wykorzystania składników odżywczych przez drożdże. str 5 Znaczenie kontroli fermentacji w pierwszych dniach Wyniki, które uzyskuje się w zakresie klarowania moszczu i jakości fermentacji, są w dużej mierze zależne od tego, czy uda się w pierwszych dniach utrzymać bardzo spokojne warunki fermentacyjne. Celem jest: ograniczenie wzrostu drożdży, zmniejszenie produkcji CO₂, umożliwienie żelowi pektynowemu prawidłowego formowania się i oddzielenia. Z tego powodu producenci powinni zwracać uwagę na: temperaturę moszczu, dawkowanie enzymu, dawkowanie wapnia, jakość owoców, czas między zbiorami a tłoczeniem, czas przechowywania miazgi, oraz czystość zbiorników i instalacji. Każdy z tych czynników może decydować o powodzeniu lub niepowodzeniu całego procesu. Kontrola temperatury Aby spowolnić fermentację i umożliwić prawidłowe żelowanie pektyn, moszcze powinny być przechowywane w temperaturze: 5–12°C Optymalnie: 6–8°C w pierwszych 48 godzinach, nie przekraczać 12°C w kolejnych dniach. Temperatury rzędu 15–20°C powodują gwałtowną fermentację i zwykle prowadzą do zniszczenia żelu lub uniemożliwiają jego utworzenie. Ocena wizualna przebiegu procesu Powstawanie żelu można monitorować wizualnie. Wyróżnia się trzy główne fazy: Faza wstępna (24–48 h): moszcz pozostaje jednorodny, niekiedy pojawiają się lekkie bąbelki CO₂. Faza żelowania (48–72 h): pektyna zaczyna agregować, w moszczu tworzą się płatki i pasma, struktury te unoszą się ku powierzchni. Faza formowania chapeau brun (3–10 dni): żel tworzy zwartą warstwę na powierzchni, osady grube (boubes) opadają na dno, klarowny moszcz pozostaje pośrodku. Jeśli po 4–5 dniach żel nie zaczyna się formować, proces został prawdopodobnie zakłócony. Najczęściej: fermentacja była zbyt szybka, temperatura zbyt wysoka, aktywność enzymatyczna zbyt słaba lub odwrotnie — zbyt silna, brak wapnia lub jego niewłaściwa dawka. Dodatkowe uwagi praktyczne Zbyt duża dawka enzymu może prowadzić do całkowitej degradacji pektyny, co uniemożliwia żelowanie. Zbyt mała dawka enzymu nie wytworzy wystarczającej liczby cząsteczek zdolnych do sieciowania z wapniem. Zbyt duża dawka wapnia tworzy masywny, twardy żel, trudny do oddzielenia. Zbyt mała dawka wapnia uniemożliwia powstanie żelu. Należy również pamiętać, że jony żelaza mogą dezaktywować pektyny, a więc moszcze pozyskane z owoców zbieranych na glebach bogatych w żelazo są trudniejsze do klarowania. Klarowanie a jakość cydru Prawidłowo przeprowadzone klarowanie moszczu: stabilizuje proces fermentacji, umożliwia powolne fermentacje, sprzyja lepszym profilom aromatycznym, zwiększa stabilność cydru po fermentacji, ułatwia filtrację po zakończeniu fermentacji, ogranicza powstawanie nut niepożądanych (ciężkich, siarkowych, drożdżowych). Wpływ klarowania na aromat jest dobrze znany — cydry z klarowanych moszczów mają: bardziej owocowy profil, mniej alkoholi wyższych, mniej ostrych nut fermentacyjnych, większą harmonijność i „okrągłość”. Podsumowanie końcowe Proces klarowania moszczu przez żelowanie pektyn jest skuteczną metodą, jeśli: owoce są dojrzałe, ale nie przejrzałe, miazga jest przechowywana dostatecznie długo, enzymy mają odpowiednią aktywność, dawki wapnia są właściwe, fermentacja jest spowolniona przez kontrolę temperatury. Jeśli którykolwiek z tych warunków nie zostanie spełniony, proces może się nie powieść, co wyjaśnia obserwowany w ostatnich latach wzrost liczby przypadków nieudanych klarowań.