Note applicative - BioAnalitica Strumenti

L’utilizzo di Rifrattometri per aumentare l’efficienza nella coltivazione della vite e
nella produzione del vino
MICHAEL CAMINER
MISCO REFRACTOMETER, CLEVELAND, OH
INTRODUZIONE
Il vino è uno dei prodotti più antichi e fin dagli inizi della sua produzione industriale sono stati
sviluppati diversi standard e metodi per l’analisi delle uve e del vino. Il bisogno di uno standard di
misura emerse dalla necessità commerciale di misurare il livello di zucchero per il pagamento degli
agricoltori e per il calcolo delle tasse in base al contenuto di alcol. La maggior parte di questi metodi si
basava agli inizi sull’uso di idrometri o di altri strumenti di misura relativi alla gravità specifica per
fornire indicazioni sulla concentrazione di zuccheri o alcool. Tuttavia, negli ultimi cento anni, i
rifrattometri si sono rivelati gli strumenti ideali per la gestione della coltivazione della vite e della
produzione del vino, in particolare per la misura del contenuto di zuccheri nelle uve nella vigna, la
concentrazione nel mosto prima della fermentazione, per predire il contenuto finale di alcol e di residui
solidi nel vino.
Il presente articolo ha l’obiettivo di aiutare ad utilizzare al meglio i rifrattometri già in vostro possesso e
a fare la scelta giusta per un futuro acquisto di un rifrattometro.
COME DIFFERISCONO I RIFRATTOMETRI DAGLI IDROMETRI
Un idrometro è basato sul principio di Archimede secondo cui un corpo immerso, totalmente o
parzialmente, in un fluido riceve una spinta verticale pari al peso di una massa di fluido di forma e
volume uguale a quella della parte immersa del corpo. Perciò minore è la gravità specifica di una
sostanza, più in basso affonderà l’idrometro.
Gli idrometri sono generalmente in plastica o in vetro e spesso sono forniti di un fusto cilindrico con
una scala di misura sigillata all’interno e di un bulbo pesato accuratamente che ne consente il
galleggiamento. Per l’uso, l’idrometro viene abbassato gentilmente nel liquido finché non galleggia
liberamente. La lettura è presa nel punto in cui la superficie del liquido interseca la scala sul fusto
dell’idrometro.
L’idrometro può avere una scala interna con una delle unità di misura relative alla densità. Un
importante punto da sottolineare è che qualsiasi sia l’unità di misura, la scala è valida solo ad una
determinata temperatura. Quindi, gli idrometri devono essere utilizzati con un termometro e qualsiasi
variazione della temperatura di riferimento deve essere annotata e compensata.
Inoltre, a causa della natura dell’idrometro, si deve avere a disposizione una grande quantità di
campione cosicché lo strumento possa galleggiare liberamente. Se l’idrometro è in vetro è necessario
prestare attenzione per evitarne la rottura ed ovviamente non è stato progettato per l’uso in campo.
Un rifrattometro è uno strumento ottico designato per le misure di concentrazioni o di rapporti di
miscela di fluidi solubili in acqua. Misura l’indice di rifrazione, cioè la velocità con cui la luce passa
attraverso un liquido. Maggiore è la densità del liquido, più lento sarà il passaggio della luce e più alta
sarà perciò la lettura sul rifrattometro. Come per gli idrometri, sono utilizzabili diverse scale che
convertono l’indice di rifrazione in una unità di misura quale Brix, gravità specifica, Baumé, ecc.
I rifrattometri progettati per uso sul campo sono solitamente robusti e portatili. Un vantaggio rispetto
all’idrometro è la necessità di un campione relativamente piccolo per la misura. Data la dipendenza
anche dalla temperatura, alcuni rifrattometri dispongono di sensori per la compensazione automatica di
temperatura, infatti, non è bene affidarsi ad un rifrattometro sprovvisto della funzione di auto
compensazione della temperatura.
UTILIZZO DEL RIFRATTOMETRO
I rifrattometri possono essere utilizzati in diversi passaggi della produzione del vino. Si utilizzano per
misurare la maturità dell’uva sulla vite o il contenuto di zucchero del mosto, per predire il potenziale
contenuto di alcool nel vino, per monitorare il processo di fermentazione e, una volta che questo è
terminato, il rifrattometro determina il contenuto finale di alcol e il contenuto di residui solidi.
La parte seguente dell’articolo illustra i differenti utilizzi del rifrattometro e fornisce metodi per aiutare
ad ottimizzare l’uso dello strumento.
DETERMINAZIONE DEL GRADO DI MATURAZIONE
La qualità dell’uva al raccolto è una delle più importanti caratteristiche per la qualità del vino finale. Se
l’uva è raccolta troppo presto, il mosto avrà un basso contenuto di zucchero e alta acidità; se il raccolto
è tardivo, invece, avrà un alto contenuto zuccherino e bassa acidità. In entrambi i casi, il gusto verrà
sacrificato ed il mosto non avrà il completo potenziale per produrre del buon vino.
La maturità dell’uva è una questione soggettiva. Gioca in misura maggiore l’arte piuttosto che la scienza
nella produzione di un buon vino. Numerosi studi di ricerca non hanno avuto successo nel trovare una
formula magica per il grado di maturazione.
Il gusto, l’aroma, il contenuto di zuccheri, il colore ed il pH sono tutti fattori che sono stati considerati
nel tentativo di quantificare sia la maturazione sia il tempo per la vendemmia. Tuttavia, identificare il
grado di maturazione dell’uva dipende in gran misura dall’esperienza dell’enologo e del produttore di
vino. La maturazione, perciò, dovrebbe essere considerata come un processo e non una formula
magica.
Un rifrattometro non può determinare magicamente quando l’uva ha raggiunto il punto di maturazione
ed è quindi pronta per il raccolto; costituisce, tuttavia, uno strumento efficiente che può fornire
all’enologo informazioni critiche ed al tempo giusto sul processo di maturazione, aiutandolo a prendere
la decisione opportuna per il tempo del raccolto. Dovrebbe, comunque, essere enfatizzata la natura di
processo della maturazione.
Le uve iniziano ad ammorbidirsi e ad aumentare di massa durante gli stadi finali dello sviluppo. Nella
fase finale il contenuto zuccherino solitamente aumenta velocemente, mentre l’acidità diminuisce e i
componenti dell’aroma iniziano ad accumularsi. L’uva inizia a perdere il contenuto in clorofilla e ad
assumere il caratteristico colore della varietà di appartenenza grazie all’accumulo di composti fenolici.
Una volta raggiunta la piena maturazione, la grandezza del chicco raggiunge le dimensioni massime e la
velocità di incremento zuccherino inizia a diminuire fino a cessare del tutto. La maturità dell’uva può
essere monitorata attraverso un processo di test continui sul contenuto zuccherino con un
rifrattometro. Per essere efficace, questo processo dovrebbe iniziare circa un mese prima dell’ipotizzato
periodo della vendemmia ed aumentare la frequenza delle analisi man mano che il periodo della raccolta
si avvicina. Il processo dovrebbe includere la raccolta sistematica di campioni casuali di uve che sono
rappresentative di un particolare blocco.
Il trucco è nella scelta di un campione realmente rappresentativo. Dato che esiste un alto grado di
variabilità all’interno di un particolare blocco, o anche in un determinato grappolo, è importante
campionare il numero maggiore possibile di blocchi e grappoli.
Le discrepanze tra i Brix misurati dagli agricoltori e dagli acquirenti possono variare nel range tra uno o
due Brix, il che si spiega facilmente se gli agricoltori utilizzano rifrattometri di qualità inferiore o
impiegano tecniche inadeguate di campionamento sul campo.
Ci sono due metodologie di campionamento che possono aiutare nell’effettuazione delle analisi e nella
decisione sulla maturità dell’uva.
METODO DI RACCOLTA SINGOLA
Questo metodo consiste nel collezionare campioni casuali di singoli acini provenienti da diversi
grappoli all’interno di un vigneto. Tuttavia, a causa dell’orientazione di un particolare blocco rispetto al
sole, alle differenze nel suolo, nell’irrigazione, nel drenaggio e nel tempo, può esserci una grande
variazione nella concentrazione di zuccheri dell’uva nelle differenti parti del vigneto.
Il contenuto zuccherino di differenti grappoli all’interno di uno stesso blocco può variare anche di
diversi Brix. Ad un grado inferiore, ci possono essere differenze nel contenuto di zucchero anche tra
acini dello stesso grappolo. Ad esempio, gli acini più in alto sono più zuccherini rispetto a quelle posti
alla base, così come gli acini più esposti al sole tendono ad avere una maggior quantitativo di zuccheri
rispetto a quelli all’ombra.
Cercate e selezionate campioni che sono realmente rappresentativi del blocco. Raccogliete campioni da
entrambi i lati di una vite, dal lato esposto al sole così come da quello più in ombra. Evitate di
raccogliere campioni dai filari del bordo o dalle prime due o tre viti alla fine di un filare.
E’ importante campionare molte parti diverse di un blocco, incluse le uve di diversi grappoli, e
selezionare le uve da differenti posizioni all’interno del grappolo. I campioni dovrebbero essere
collocati all’interno di sacchetti e dovrebbe essere annotato il luogo della raccolta. Il campionamento
minimo dovrebbe includere circa 100 acini per acro.
METODO DI RACCOLTA DI MASSA
Il metodo di raccolta di massa differisce dal metodo di raccolta singola nel fatto che interi grappoli sono
prelevati da posizioni casuali all’interno dei blocchi. Questo metodo tende a fornire un campione più
rappresentativo in quanto sono rappresentati gli acini di tutte le posizioni all’interno di un grappolo. Le
uve sono collocate in sacchetti e la posizione della raccolta viene annotata. La dimensione del
campionamento dovrebbe essere approssimativamente di quattro grappoli per acro.
LE ANALISI DOPO LA RACCOLTA
I campioni dovrebbero essere analizzati entro un’ora dopo la raccolta. Dove possibile i chicchi
dovrebbero essere rotti e pressati con la mano; tuttavia, in caso di campioni più grandi potrebbe
rendersi necessario pigiare, rompere e pressare. Se il campione è abbastanza grande, dovrebbero essere
misurati acidità e pH.
Le seguenti informazioni dovrebbero essere registrate:
1. Data e tempo
2. Varietà
3. Metodo di raccolta
4. Luogo di raccolta
5. Contenuto di zucchero del succo pressato
6. Contenuto di zucchero del succo libero (di solito più elevato)
7. Titolazione dell’acido & pH (se il campione lo permette)
8. Aroma e gusto
Queste informazioni dovrebbero essere conservate in un archivio cosicché possono essere riguardate
anno dopo anno. Prendete nota del contenuto zuccherino del campione finale e comparatelo con la
misura effettuata nella cantina. Dividere il valore della vostra misura finale di zucchero con il valore
misurato nella cantina darà il valore di un rapporto; maggiore è il valore di questo rapporto, maggiore è
il livello di accordo tra i vostri campionamenti e la resa finale. Un basso valore del rapporto indica,
invece, che dovreste riesaminare i vostri protocolli di analisi. Si rivela utile paragonare questo valore nei
diversi anni.
STRUMENTAZIONE
Perché è utile avere delle misure accurate del contenuto zuccherino in accordo con quelle degli
acquirenti delle uve? Naturalmente, non potete aspettarvi di avere un alto rapporto di misure senza
l’utilizzo di uno strumento preciso.
Un rifrattometro analogico di poco costo, senza compensazione della temperatura, darà un valore che
non è più che una congettura. Infatti, state probabilmente perdendo il vostro tempo e i vostri soldi
nell’utilizzarlo. Negli ultimi anni il costo dei rifrattometri digitali di alta qualità è sceso particolarmente
ed è ora acquistabile da qualsiasi gestore di una cantina. Negli Stati Uniti, il Brix è l’unità di misura
primaria per la determinazione della maturità dell’uva. Il pagamento per le uve ed il mosto è basato
anch’esso in unità Brix.
Al di fuori degli Stati Uniti, l’unità primaria può essere il contenuto di zucchero in grammi per litro o
grammi per kilogrammi, Klosterneuburger Mostwaage (KWM), Babo, Oecshle, Plato, Baumé o Balling.
I rifrattometri sono disponibili con la lettura diretta per tutte queste unità di misura.
Non importa quale sia il rifrattometro utilizzato per l’analisi, qui ci sono alcuni suggerimenti per aiutarvi
ad effettuare le misure nel modo più accurato possibile:
1. Utilizzare solo strumenti con compensazione della temperatura.
2. Calibrare il rifrattometro con acqua prima della misura.
3. Controllare la superficie di misura prima dell’uso per assicurarsi che non ci siano residui delle misure
precedenti.
4. Pulire sempre lo strumento prima di riporlo.
IL MONITORAGGIO DELLA FERMENTAZIONE
Una recente ricerca, condotta da Valley Vintner, suggerisce l’utilizzo del rifrattometro anche per la
predizione della gravità specifica del mosto durante la fermentazione. Il metodo si basa sulla
compensazione della progressiva influenza dell’alcol sull’indice di rifrazione di una soluzione zuccherina
durante la fermentazione.
Questo processo si è rivelato valido per la predizione della gravità specifica con una percentuale di
errore inferiore allo 0,5% e si può utilizzare in tutte le fermentazioni dell’uva qualsiasi sia la varietà di
appartenenza, incluse Cab S., Syrah, Petit Syran, Zin e Gerwurtz.
Il processo di fermentazione viene monitorato prendendo campioni del vino, effettuando le misure e
registrando la gravità specifica con un idrometro. Di seguito viene illustrato l’esempio tipico di una
procedura di campionamento:
1. Sterilizzare l’idrometro, il termometro, il becker ed il sifone per prevenire l’introduzione di
contaminazioni;
2. Prelevare un campione di 250 ml dalla vasca di fermentazione;
3. Inserire con attenzione l’idrometro ed il termometro all’interno del becker;
4. Agitare leggermente l’idrometro per allontanare le bolle di CO2 che causerebbero errori nella misura;
5. Cercare di leggere la misura sull’idrometro prima della riformazione delle bolle;
6. Calcolare manualmente la compensazione dovuta alla temperatura per la misura dell’idrometro;
7. Infine, riportare il vino prelevato nella vasca di fermentazione sperando di non aver introdotto
contaminanti.
A seconda della frequenza con cui monitorate il processo, la metodologia sopra descritta implica molto
lavoro. Fortunatamente, esiste un metodo migliore:
1. Utilizzando un Rifrattometro Digitale Palme Abbe, misurare e registrare la lettura di OB (Original Brix);
2. Per ogni campionamento, utilizzare una pipetta disposable per prelevare alcune gocce di vino;
3. Utilizzando un Rifrattometro Digitale Palme Abbe, misurare e registrare la lettura del NB (New Brix);
4. Calcolare la gravità specifica con la seguente formula:
Gravità specifica (D 20/20) = [1,001843 – 0,002318474 (OB) – 0,000007775 (OB^2) – 0,000000034 (OB^3) +
0,00574 (NB) + 0,00003344 (NB^2) + 0,000000086 (NB^3)]
Dove:
OB = Lettura degli Original Brix
NB = Lettura dei New Brix
Dato che la pipetta è disposable, nessuno strumento viene reintrodotto nel fermentatore, riducendo di
molto il rischio di contaminazione. Per velocizzare il calcolo si può utilizzare un foglio di calcolo Excel.
CONTENUTO FINALE DI ALCOL
Calcolo del volume di alcol nel vino finale
Ora che il vino è pronto, è necessario misurare il grado alcolico. Ciò si può ottenere facilmente con uno
dei due metodi qui esposti:
1. Il metodo di Roesener basato sulla gravità specifica e sull’indice di rifrazione.
2. Seguendo il metodo di distillazione della AOAC o del OIV.
E’ impossibile misurare direttamente il contenuto di etanolo del vino utilizzando solo o un idrometro o
un rifrattometro. Infatti, questi due strumenti sono progettati per la misura di soluzioni binarie o a
singola componente. La misura diretta con un singolo strumento non è possibile in quanto la miscela
di acqua, alcol e zucchero nel vino costituisce una combinazione di variabili complesse, che influenzano
ciascuna la misura effettuata da questi strumenti.
Ad esempio, l’etanolo nel vino incrementa l’indice di rifrazione come misurato dal rifrattometro, ma
diminuisce la gravità specifica come viene misurata dall’idrometro. Lo zucchero, d’altra parte, aumenta
sia l’indice di rifrazione sia la gravità specifica. Quindi, la misura di un campione di vino con uno dei
due strumenti, è impossibile determinare se la lettura è stata maggiormente influenzata dall’etanolo o
dallo zucchero.
METODO DI ROESENER
-Determinazione del Grado Alcolico & Residui Solidi
Questo metodo è stato sviluppato da Werner Roesener dell’Aurora Wine Circle, ad Ontario, in Canada.
Consente la determinazione del grado alcolico e dei residui solidi sfruttando l’effetto opposto che
esercitano l’etanolo e lo zucchero sui rifrattometri e gli idrometri.
Per la misura dell’alcol in volume:
1. Utilizzando un idrometro a range ristretto, misurare e registrare la gravità specifica del vino
finale ad una temperatura molto vicina a 20°C, se possibile;
a) Il range dell’idrometro dovrebbe essere tra 0,980 e 1,022
2. Utilizzando un Rifrattometro Digitale Palm Abbe, misurare e registrare la lettura in Brix;
3. Calcolare il grado alcolico con la seguente formula:
Alcol (% v/v) = (Brix * 4,16 – (gravità specifica *1000) + 1000) * 0,365
O più semplicemente:
Alcol (% v/v) = (1,5184 * Brix) + (-365 * gravità specifica) + 365
Per la Misura dei Residui Solidi:
1. Determinare l’alcol in volume come descritto sopra.
2. Calcolare lo zucchero residuo come segue:
Solidi (g/l) = ((gravità specifica * 1000) – 1000 +ABV * 1,264)) *2,52
O più semplicemente:
Solidi (g/l) = -2520 +(3,18528 * ABV) + (2520 * gravità specifica)
Dove ABV è l’alcol in volume
METODI UFFICIALI
Esistono due metodi ufficiali per la misura del grado alcolico del vino.
1. Organizzazione Internazionale della Vite e del Vino (O.I.V), COMPENDIUM OF INTERNATIONAL
ANALYSIS OF METHODS-OIV, Edizione 2006, Vol.I, Grado alcolico in Volume del Vino
Distillato.
2. Metodo ufficiale AOAC 950.04, alcol in Volume in Liquori Distillati.
Entrambi i metodi sono simili, ma solo il primo sarà qui discusso.
O.I.V. GRADO ALCOLICO DAL VOLUME DEL VINO DISTILLATO
Il metodo più accurato per ottenere l’alcol assoluto in volume (“ABV”) è attraverso il processo di
distillazione. Sebbene laborioso e dispendioso in termini di tempo, questo processo fornisce i risultati
più affidabili e precisi del grado alcolico.
Durante la distillazione una soluzione di due liquidi viene separata in base alla differenza dei due punti
di ebollizione.
Nel caso del vino, il punto di ebollizione dell’etanolo è raggiunto prima dell’acqua, cosicché quando
riscaldato, i vapori di etanolo escono dalla soluzione e sono trasportati nel condensatore. Nel
condensatore, il vapore di etanolo viene raffreddato e cambia di fase diventando liquido. Viene poi
raccolto e può essere misurato in un rifrattometro Palm Abbe con una scala speciale per il contenuto di
alcol del vino distillato.
SOMMARIO
Sebbene gli idrometri siano stati utilizzati per più tempo dei rifrattometri, è stato dimostrato che i
rifrattometri sono strumenti di cui il produttore di vino può più fare a meno. I rifrattometri sono più
robusti e facili da utilizzare rispetto agli idrometri per i molteplici compiti dell’enologo.
I rifrattometri forniscono uno strumento di valore per la misura del contenuto di zucchero nell’uva nel
vigneto, della concentrazione del mosto prima della fermentazione, per la predizione del contenuto
finale di alcol, per monitorare la fermentazione, per determinare il contenuto di alcol e di residui solidi
nel vino.