Troppo caldo o troppo freddo, nessun problema

Il controllo della temperatura in fermentazione, le cause, le problematiche tecniche e le soluzioni performanti di Parsec.

Nel loro metabolismo di trasformazione degli zuccheri in alcol e anidride carbonica, i lieviti producono energia, parte della quale si libera in forma di calore. Nei mosti in fermentazione è quest’ultimo che, se non viene disperso, porta all’incremento della temperatura.

Il controllo delle temperature di fermentazione è riconosciuto da tutti, enologi e produttori, tra gli aspetti più importanti per la sicurezza dei processi e la qualità dei vini. Fermentare i vini bianchi a temperature basse, generalmente inferiori ai 18°C, e mantenere la temperatura dei rossi sotto una soglia indicativa di 28°C, con naturalmente tutte le varianti legate alle varietà e allo stile dei vini, è un punto fermo dei protocolli enologici. Eppure non solo gestire ma anche misurare la temperatura all’interno di un serbatoio non è semplice come sembra. Ad esempio siamo proprio sicuri che la temperatura impostata corrisponda alla temperatura reale di un mosto o un pigiato in fermentazione? In questo articolo ci faremo delle domande e cercheremo di dare  delle risposte.

Parte 1 – Perché il controllo della temperatura è tanto importante? Quali sono i rischi?

Come tutte le cellule i lieviti Saccharomyces cerevisiae hanno un loro optimum fisiologico di temperatura che è intorno ai 28°C. Alcuni ceppi sono stati selezionati per svolgere regolarmente il loro metabolismo a temperature anche molto più basse, ma in linea di massima quando la temperatura scende o sale eccessivamente il lievito della fermentazione alcolica va incontro ad alcuni problemi, con una differenza tuttavia tra le basse e le alte temperature.

Mentre a temperature anche molto basse la composizione della membrana cellulare non subisce danni permanenti e il metabolismo, rallentato a causa della riduzione dei processi enzimatici, è generalmente in grado di recuperare tutte le sue funzioni, una volta che la temperatura ritorna alle condizioni ottimali, nella maggior parte dei casi le alte temperature possono essere fatali.

A temperature superiori ai 35°C sia la membrana sia le proteine (gli enzimi e le proteine strutturali) subiscono dei danni irreversibili che in molti casi portano alla morte della cellula e la mortalità all’interno della popolazione cresce esponenzialmente con la temperatura.

Una situazione estrema che accade purtroppo molto più frequentemente di quanto si creda. La mancata gestione della temperatura che sale in modo incontrollato nel corso della fermentazione è infatti una delle cause più frequenti degli arresti di fermentazione.

Perché? Per gestire un parametro e regolarne l’andamento occorre anzitutto misurarlo e ottenere dati affidabili. Ma il primo problema per un corretto controllo della temperatura dei mosti è proprio la sua misura.

Parte 2 – Misurare la temperatura in un mosto in fermentazione non è un gioco da ragazzi. Perché?

Per ottenere una misura di temperatura anche molto precisa basta disporre di una sonda termometrica. Eppure questo non è sufficiente perché la difficoltà di questa misura non è legata alla precisione quanto piuttosto alla sua rappresentatività. La domanda da farsi cioè è se una determinata misura sia o meno rappresentativa di quanto avviene in un determinato momento nella temperatura di tutto il serbatoio e la risposta è che, essendo un mosto in fermentazione un fluido tutt’altro che omogeneo, nessuna misura da sola potrà fornire un’informazione corretta sullo stato dell’intera massa.

Questo è particolarmente evidente nella vinificazione delle uve rosse, dove la presenza di una fase liquida e una fase solida con proprietà del tutto diverse nella trasmissione del calore, porta alla creazione di un gradiente crescente di temperatura dal basso verso l’alto e dall’esterno verso l’interno. Anche nei vini bianchi tuttavia alcuni fenomeni come un gradiente di densità o una diversa distribuzione dei lieviti può portare alla creazione di zone con una maggiore o minore attività fermentativa e di conseguenza con temperature diverse.

Fig. 1: rimontaggi con pompa in un serbatoio da 1000 hl: la temperatura è impostata inizialmente a 27 e poi a 25°C ma le due sonde poste nel liquido e nel cappello misurano temperature rispettivamente più basse e più elevate di 4°C.

Lo scambio di calore che avviene con l’ambiente esterno attraverso le pareti del serbatoio è tanto più efficace quanto maggiore è la differenza di temperatura tra esterno e interno, e quanto migliore è la trasmissione nel mezzo, il mosto o il cappello. Ma mentre il mosto è un liquido con una buona capacità di trasmissione di calore grazie ai fenomeni di convezione, nel cappello la miscela di solidi, liquidi e gas, non conduce bene il calore, che non si disperde e al contrario si accumula provocando l’incremento disomogeneo della temperatura al suo interno.

In un serbatoio in fermentazione mentre il liquido può essere raffreddato aumentando il delta di temperatura grazie alle fasce refrigeranti poste nella parete esterna e in posizione corretta, nel cappello lo scambio non avviene e facilmente la differenza di temperatura tra le due diverse frazioni raggiunge anche i 10 -15°C.

Così si può capire facilmente che se la misura della temperatura viene fatta nel mosto e il sistema di raffreddamento è settato ad esempio a 28°C non è difficile che nel cappello questa salga fino a 30 o anche 40° e i lieviti vadano incontro come si è detto a una serie di danni irreversibili.

Parte 3 – Quindi come si fa a raffreddare anche il cappello di vinacce e a gestire la temperatura dell’intera massa?

Sono il volume del serbatoio, il suo materiale e la sua geometria e superficie di scambio i parametri che influiscono maggiormente nella creazione del gradiente di temperatura tra la parte liquida e il cappello di vinacce. A grandi linee e a parità di volume i serbatoi più alti presentano un cappello di spessore maggiore e una minore superficie di scambio mentre quelli più bassi e con diametro maggiore rendono più facili le operazioni di omogeneizzazione delle parti liquide e solide e delle temperature.

Perché è chiaro che se lo scambio con il liquido refrigerante che circola nella parete del serbatoio non riesce a raffreddare le bucce, l’unica soluzione sia quella di utilizzare proprio il mosto per allontanare il calore accumulato nel cappello con le operazioni di omogeneizzazione e lisciviazione.

Misure affidabili grazie al Controllo Temperatura Enologico multisonda di Parsec

La soluzione individuata già da molti anni da Parsec per migliorare la rappresentatività della misura è quella di disporre all’interno del serbatoio non una ma due o più sonde in posizioni diverse.

Parsec offre proprio un servizio di consulenza apposito per lo studio e la caratterizzazione dei serbatoi/vinificatori per ottimizzarne il risultato termico.

Con il sistema multisonda associato a SAEn5000 è possibile gestire opportunamente la stratificazione termica e densimetrica, analizzare le differenze di temperatura, attivare degli allarmi preventivi e automatizzare i rimontaggi o le altre tecniche di omogeneizzazione, asservendoli alla cinetica fermentativa o a una soglia di DT rilevata nelle diverse posizioni della vasca. Le tecnologie performanti e avanzate proposte da Parsec  permettono di disporre di informazioni affidabili che aiutano i produttori a valutare, sperimentare e comprendere le interazioni complesse che intervengono tra i diversi parametri della fermentazione e a gestire in modo sicuro i processi enologici.

Sistemi automatici o semiautomatici per la termoregolazione dei serbatoi

Nella progettazione degli impianti di regolazione della temperatura dei serbatoi le cantine possono scegliere tra livelli di automazione diversi in funzione della presenza di un solo circuito o di due reti separate per la distribuzione del caldo e del freddo.

Nel primo caso le vasche possono essere alternativamente riscaldate o raffreddate e il collegamento al gruppo frigo o alla caldaia è regolato da una valvola automatica. La soluzione Priority Control di Parsec permette di automatizzare il passaggio dal freddo al caldo o viceversa in funzione delle necessità calcolati sull’insieme delle vasche. Mantenendo la priorità per il raffreddamento delle vasche in fermentazione, il sistema centralizzato Parsec permette in modo automatico e del tutto sicuro,  di chiudere le valvole delle vasche in refrigerazione e commutare temporaneamente il circuito al caldo per riscaldarne altre in caso di necessità.

Nel caso di due circuiti separati i produttori potranno optare per un impianto automatico dotato per ogni vasca di 2, 3 o 4 valvole motorizzate per aprire e chiudere automaticamente in modo indipendente il freddo o il caldo su singolo serbatoio

In alternativa con un impianto semiautomatico l’ingresso per la gestione del freddo o del caldo avviene con valvole di tipo manuale.

La regolazione della temperatura in funzione dei fabbisogni di raffreddamento o di riscaldamento avviene con l’impostazione di un set point o nella modalità Affinamento ad intervalli di set point, dove l’utilizzatore imposta un intervallo di temperature massima e minima tra le quali termoregolazione si disattiva, intervenendo soltanto con il raffreddamento o con il riscaldamento quando si superano i limiti superiori o inferiori dell’intervallo. Questa soluzione progettata da Parsec consente di ridurre i consumi energetici nel periodo di affinamento o anche, qualora la temperatura scenda nel corso della fermentazione, di sfruttare il calore prodotto dai lieviti senza intervenire con il sistema di riscaldamento.

Air Mixing MI, estrazione e temperaure omogenee su serbatoi di qualsiasi dimensione

Talvolta (e anzi molto spesso nel caso dei serbatoi di grandi dimensioni) i rimontaggi non sono sufficienti per garantire una buona omogeneizzazione delle parti solide con il liquido e l’allontanamento del calore accumulato.

Il sistema Air Mixing MI brevettato da Parsec consiste in una serie di ugelli azionati in modo combianto e sequenziale per produrre, con piccoli getti d’aria a iniezione modulata, onde disgreganti, che operando un  movimento del liquido all’interno delle parti solide, disgrega e affonda il cappello all’interno del liquido stesso.

In tal modo le parti solide restano sempre morbide e immerse nel liquido e la formazione del gradiente di temperatura all’interno del serbatoio è automaticamente ridotta (fig. 2).

Fig.2: con Air Mixing la formazione del gradiente di temperatura tra il cappello e il liquido è automaticamente ridotta

Grazie all’esperienza nel controllo integrato e all’enorme disponibilità di informazioni sui processi che avvengono nel corso della fermentazione resa possibile da questo tipo di approccio di raccolta ed elaborazione dei dati, Parsec ha sviluppato negli anni una competenza unica nella gestione del controllo delle temperature di fermentazione e affinamento dei vini.

Le soluzioni personalizzate ed energy saving nella progettazione eco-sostenibile delle cantine di tutto il mondo e le nuove tecnologie sviluppate per risolvere i problemi più diffusi come è avvenuto con l’introduzione della misura multisonda e la realizzazione di Air Mixing MI, sono la testimonianza dell’impegno di Parsec al fianco dei produttori.

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