Un impianto di micro-ossigenazione consiste in un apparecchio dosatore alimentato da una bombola di ossigeno di grado alimentare, che eroga microdosi continue e costanti rilasciate da un diffusore all’interno della massa di vino.
Oltre a essere predisposti per l’applicazione della tecnica della micro-ossigenazione, normalmente questi impianti dispongono di diverse funzioni e possono essere utilizzati anche per la macro-ossigenazione, nonché per la somministrazione puntuale di ossigeno al vino da utilizzarsi in sostituzione ad un travaso. La differenza tra queste funzioni consiste nella dose e nel tempo in cui tale dose viene erogata, espressa in mg (o più difficilmente nei micro-ossigenatori di ultima generazione in ml) per litro di vino e per il periodo di utilizzo (ora, giorno o mese).
L'uso degli impianti di ossigenazione nelle diverse applicazioni condiziona la necessità di precisione su un intervallo di dosaggio che va dagli 0,5 mg/l/mese fino ai 5 o 10 mg/l/giorno o mg/l/ora, su volumi di vino che vanno dai pochi ettolitri della barrique fino alle centinaia di ettolitri.
Per l'uso in fermentazione, la precisione del dosaggio non è fondamentale, nel senso che uno scostamento in più o in meno della dose erogata da quella impostata non determina un rischio elevato, in quanto i lieviti sono in grado di consumare quantità di ossigeno molto superiori a quelle necessarie per il loro metabolismo. Diverso è il caso della micro-ossigenazione dei vini rossi, e ancor più di quella dei vini bianchi, quando la precisione del sistema di dosaggio è fondamentale per limitare i rischi tecnologici di sovradosaggio o sottodosaggio dell'ossigeno.
La precisione nel dosaggio
Il cuore del micro-ossigenatore è l’unità di dosaggio, nella quale viene definita la dose da erogare e dove questa viene trasformata nel flusso continuo inviato al diffusore.
Nel dosaggio di precisione di un gas in un liquido, la difficoltà consiste nel garantire la stessa accuratezza in condizioni di temperatura e pressione variabili, parametri che, come è noto per le leggi dei gas, determinano a parità di volume una variazione del contenuto in moli (e quindi della quantità del gas stesso).
I sistemi sviluppati dalle diverse case produttrici sono diversi e vanno dalle pompe volumetriche o sistemi di aereazione con Tubo Venturi (proposti essenzialmente per applicazioni di scarsa precisione come l'aereazione dei mosti in fermentazione), ai dosaggi volumetrici con pistoni con correzione della dose sulla base di pressione e temperatura, alle camere di dosaggio all'interno delle quali il volume del gas viene dosato in ml/l assumendo costanti la pressione in ingresso e in uscita, o dove infine la dose viene compensata sulla base delle misure di temperatura e pressione e quindi erogata ed espressa in mg/l.
Questi ultimi sistemi tengono conto del fatto che in realtà le pressioni e le temperature in gioco sono diverse e che pertanto in un sistema di precisione, per avere certezza della quantità di ossigeno erogata, devono tutte essere misurate con sensori specifici e utilizzate nella correzione della dose.
Recentemente sono stati proposti sul mercato nuovi micro-ossigenatori il cui sistema di dosaggio non si basa su una camera di volume predefinito o variabile, ma su un flussimetro nel quale la quantità di gas erogato viene corretta da sensori cosiddetti massici, posti in uscita. In questi nuovi sistemi le variazioni di pressione vengono compensate variando la portata in volume, allo scopo di mantenere costante la portata in peso del gas.
Naturalmente anche il controllo della temperatura del vino è fondamentale, in quanto esiste un range ottimale di temperatura entro il quale svolgere la micro-ossigenazione, compreso tra i 13 e i 22°C. Nei sistemi più evoluti il controllo della temperatura, così come la gestione del freddo e del caldo delle vasche e il dosaggio dell'ossigeno, sono effettuati da un unico software.
Unità di dosaggio diffuse o centralizzate
In un sistema di micro-ossigenazione affidabile, ogni punto di erogazione è dotato di una unità di dosaggio impostabile singolarmente.
Sebbene più economica, la soluzione che prevede di distribuire una dose su più punti di erogazione posti in serie, non garantisce omogeneità nel dosaggio erogato ad ogni diffusore, essendo probabile che una dose maggiore arrivi al diffusore più vicino e che gli altri diffusori ricevano dosi via via più basse man mano che ci si allontana nella linea di distribuzione dell'ossigeno.
Anche la posizione delle unità di dosaggio in cantina ha una sua importanza. In linea generale esistono soluzioni nelle quali tutte le unità di dosaggio sono concentrate in un'unica postazione, generalmente in un armadio, dove si trovano anche il quadro di comando, il PLC e la parte elettronica del sistema. L'ossigeno dosato viene poi trasportato attraverso tubazioni più o meno lunghe (talvolta anche molto lunghe), fino alle vasche e ai diffusori. In altri sistemi invece le unità di dosaggio sono distribuite all'interno della cantina e collocate sulle vasche o i gruppi di vasche che dovranno servire, mentre il quadro di comando con il PLC e la parte elettronica sono centralizzati e permettono di impostare e controllare singolarmente ogni unità.
Altri sistemi infine sono portatili o carrellati, contengono una o poche unità di dosagggio e il quadro di controllo e vengono spostati nella cantina nelle posizioni più idonee per servire la vasca o il gruppo di vasche da trattare con la macro o con la micro-ossigenazione.
Non esiste un sistema migliore di un'altro per quanto riguarda l'affidabilità del dosaggio: se precisa, l'unità di dosaggio sarà in grado di dosare in modo conforme alle sue prestazioni, indipendentemente da dove essa si trovi.
I diffusori per la micro-ossigenazione
Se garantire un dosaggio preciso e costante è la prima delle condizioni necessarie per un micro-ossigenatore, di non minore importanza è fare in modo che l'ossigeno dosato venga effettivamente distribuito e disciolto nel vino.
I diffusori utilizzati negli impianti di micro-ossigenazione consistono in candele in materiale ceramico o in acciaio sinterizzato, materiali caratterizzati da una microporosità tale da generare la produzione di bollicine molto fini.
Immersi nella vasca dall'alto e agganciati al tubo di mandata dell'ossigeno o tramite un'asta ad inserimento attraverso una valvola in basso, questi diffusori generano una colonna di bollicine finissime che risalgono verso l'alto e che nel loro percorso trasferiscono al vino la dose di ossigeno desiderata.
La velocità di risalita delle microbolle deve essere compensata con la velocità con la quale l'ossigeno si diffonde e passa in soluzione, in modo da non arrivare sulla superficie senza essersi disciolto. In caso contrario, il rischio (oltre alla mancata somministrazione di una dose di ossigeno che si riteneva evidentemente utile) è quello di formare a contatto con la superficie della massa un'atmosfera ricca in ossigeno, e quindi favorire l'insorgenza di fenomeni ossidativi o lo sviluppo di microflora aerobica di superficie non desiderata. Per questo motivo, soprattutto in un primo momento, nella diffusione dei sistemi di micro-ossigenazione si indicava l'altezza del serbatoio di 2,5 metri come condizione minima per poter micro-ossigenare.
Oggi il miglioramento dei materiali e della precisione dei dosaggi consente di micro-ossigenare a dosaggi molto bassi e con diffusori con una geometria più adatta anche in serbatoi più piccoli.
Alcuni diffusori piatti, per esempio, sono stati studiati appositamente per micro-ossigenare il vino in barrique, aumentando la superficie della colonna di microbolle e interessando ai fenomeni di dissoluzione un volume di vino maggiore e meglio distribuito.
Ossigeno per tutta la massa
Alcuni studi recenti svolti da ricercatori italiani e spagnoli hanno dimostrato che nel corso della micro-ossigenazione la diffusione del gas dalla candela porosa porta alla formazione di un gradiente di ossigeno disciolto nel vino, che risulta maggiore in basso e vicino al diffusore e va via via diminuendo man mano che ci si allontana da questo.
Sebbene questo sia stato verificato anche in serbatoi di piccole dimensioni e ponga un problema sia all'omogeneità del trattamento all'intera massa di liquido, sia alla definizione dei protocolli di campionamento (il vino prelevato per i controlli di processo o per l'assaggio potrebbe cioè non essere rappresentativo dell'intera massa), i problemi maggiori si presentano nei serbatoi di grandi dimensioni.
In vasche di volume elevato (si sono svolte esperienze di micro-ossigenazione anche su volumi di 500 o 1.000 hl), la dose erogata dal diffusore tiene conto dell'intero volume ed è pertanto una dose importante (una dose di 1 ml/l/mese in 1000 hl significa che in un mese vengono erogati 100.000, in un giorno 3.333 e in un'ora 139 ml di ossigeno).
Se non vi è omogeneizzazione, il vino presente nella zona più vicina al diffusore (che generalmente è un diffusore in acciaio per favorire una risalita più rapida e una minore sosta delle bollicine nella zona circostante), sarà soggetto ad un rischio di ossidazione mentre quello più lontano non trarrà alcun vantaggio dal processo. In ogni caso la somministrazione di ossigeno, dalla quale ci si aspettavano determinati effetti, potrebbe non raggiungere i risultati desiderati.
Nelle vasche con queste caratteristiche generalmente la soluzione consigliata è quella di utilizzare più di un diffusore in posizioni diverse, distribuendo la dose tra i diversi punti di erogazione.
Quello della distribuzione dell'ossigeno disciolto nella massa trattata resta comunque un aspetto critico della micro-ossigenazione, al quale i costruttori di impianti e i ricercatori dovranno trovare una soluzioni nei prossimi anni, con lo sviluppo di sistemi di omogeneizzazione o di distribuzione più diffusa.
[box title= "Micro & macro" color= "#c00"]
La tecnica della macro-ossigenazione, con la quale si immettono nel vino dosi di ossigeno dell'ordine dei mg/litro/giorno o mg/l/ora, si applica alle fasi di fermentazione con lo scopo di somministrare l'ossigeno necessario per il metabolismo dei lieviti o alle fasi immediatamente successive alla svinatura per stabilizzare il colore dei vini rossi. Con la tecnica della micro-ossigenazione le dosi erogate sono dell'ordine dei mg/l/mese e lo scopo è quello di accompagnare il vino nel suo affinamento, favorendo non soltanto la sua stabilizzazione ma anche l'evoluzione delle sensazioni organolettiche, gustative e aromatiche. Nei vini bianchi la tecnica della micro-ossigenazione, svolta a dosaggi molto bassi (vicini agli 0,5-1 mg/l/mese), ha lo scopo di favorire il mantenimento dell'apertura aromatica soprattutto nell'affinamento sur lies.[/box]
[box title= "Il trasferimento dei gas come criticità" color= "#c00"]
Il trasferimento dell'ossigeno da un punto all'altro può costituire una criticità. I tubi che collegano il dosatore al diffusore sono in materiale plastico, generalmente in PVC alimentare, che (come la maggior parte di questi materiali) non è del tutto impermeabile all'ossigeno. Inoltre con l'aumentare della loro lunghezza e delle curve aumentano le perdite di carico così come la necessità di inserire giunti, la cui tenuta non è mai totale. A questo si aggiunga il fatto che con l'usura le tubazioni possono subire danni e microfessurazioni. Pertanto, tra quelle descritte, è sempre preferibile una soluzione che permetta di avere la stazione di dosaggio il più vicina possibile al punto di erogazione dell'ossigeno nella vasca e di evitare la necessità di metri e metri di tubazioni in giro per la cantina.[/box]
[box title= "Diffusori per ogni esigenza" color= "#c00"]
Forma e materiale dei diffusori varia in funzione delle applicazioni per le quali questi vengono utilizzati. I diffusori in acciaio sinterizzato sono più adatti per quelle applicazioni dove i dosaggi sono maggiori, come per esempio la somministrazione di ossigeno nel corso della fermentazione alcolica. In questa fase, con presenza di parti solide e biomasse in sospensione peraltro, l'uso dei diffusori di acciaio è sempre da preferirsi in quanto meno facili all'intasamento e più facilmente lavabili. I diffusori più adatti alla somministrazione delle micro-dosi tipiche della micro-ossigenazione sono invece quelli in materiale ceramico che, erogando bolle omogenee e di dimensioni finissime, permettono la dissoluzione dell'ossigeno nel vino con costanza nel tempo.[/box]
Articolo a firma di Alessandra Biondi Bartolini - Consulente R&S (Pescia, PT)
Approfondimenti a cura dell'Autore
PER APPROFONDIRE
Un test per il controllo della precisione del dosaggio
Per verificare se il nostro micro-ossigenatore eroga ossigeno con precisione è possibile eseguire un test. Sono sufficienti un cilindro graduato da 1 litro e una bacinella d'acqua.
Si inserisce il diffusore del micro-ossigenatore nel cilindro graduato, quindi si riempie il cilindro di acqua e si capovolge nella bacinella, piena anch'essa. Si consiglia di ancorare il tubo di alimentazione dell'ossigeno al cilindro in modo che non si muova.
Si imposta sul micro-ossigenatore una dose (mg) X di ossigeno per litro e per mese, simulando per esempio un volume della vasca di 10 hl.
Quindi si avvia la micro-ossigenazione (facendo attenzione a non inserire nelle valutazioni le fasi iniziali di avvio e di riempimento dei tubi) e si va a verificare dopo almeno due giorni se il volume di ossigeno presente nel cilindro corrispOnde al volume erogato atteso.
Se per esempio il volume della vasca impostato era di 10 hl e il dosaggio di 1 mg/l/mese il volume di gas atteso per giorno sarà di
V = 1 mg x 1000 L / 30 giorni = 25,383
1,313 ml/mg
Dove si divide per 1,313 per convertire i mg di ossigeno del dosaggio in ml di volume.
Per valutare la precisione dell'apparecchio in tutto il range di dosaggio è consigliabile ripetere il test con dosaggi diversi, alti medi e bassi (ad esempio con 1, 5 e 10 ml/l/mese).
Pressioni e temperature in gioco nel dosaggio e nella diffusione di ossigeno al vino
