Introduction to wine laboratory practices and procedures

1 Chemistry to Remember 1 1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Metric System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.3 Density and Specific Gravity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.4 Liquids, Solids, and Gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.4.1 Pressure and Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4.2 Liquids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.4.3 Gases. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.5 Chemistry Fundamentals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.5.1 Matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.5.2 Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5.3 Periodic Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5.4 Compounds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.5.5 Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.5.6 Electrolyte Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.5.7 pH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.8 Oxidation: Reduction and Electrolysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.5.9 Halogens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.5.10 Sulfur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.6 Organic Chemistry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2 Safety First 18 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 Regulatory Agencies and Acts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3 Laboratory and Winery Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.4 Chemical Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4.1 Toxic Chemicals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4.1.1 Dose, Duration, Frequency, and Routes of Exposure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2.4.1.2 Classification of Toxins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.4.2 Reactive Chemical Hazards. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.4.3 Chemical Handling and Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 2.4.3.1 Ordering and Receiving . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.4.3.2 Proper Labeling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.4.3.3 Proper Storage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.4.4 Chemical Waste. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.4.4.1 Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.4.4.2 Waste Disposal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.4.5 Personal Protection Equipment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.4.6 Chemical Accidents and Emergencies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.4.6.1 Spills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.4.6.2 Accidental Inhalation or Ingestion . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.4.6.3 Fire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.4.6.4 Gas Cylinder Leaks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.5 Physical Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.5.1 Physical Hazards Associated with Laboratory Work. . . . . . . . . 42 2.5.1.1 Equipment Hazards. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.5.1.2 Compressed and Liquid Gas Hazards . . . . . . . . . . . . . 44 2.5.1.3 Vacuum Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.5.1.4 Glassware Hazards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.5.1.5 Slip, Trip, and Fall Hazards. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.5.1.6 Ergonomic Hazards. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.5.2 Physical Hazards in the Cellar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.5.3 Damage Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 3 What’s Your Number? 54 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.2 Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.2.1 Setting up a QA Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.2.2 Laboratory Staff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.2.3 Analytical Methods. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.2.3.1 Method Validation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.2.3.2 Reagents, Standards, and Controls . . . . . . . . . . . . . . . 64 3.2.4 Analytical Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.2.4.1 Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 3.2.4.2 Proper Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.2.4.3 Sample Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.2.4.4 Preventative Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.2.5 Records . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 3.2.6 Inadvertent Error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4 Berry to Bottle 83 4.1 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.2 Wine History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.3 Grape Varieties. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.4 Appellations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4.4.1 France . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.4.1.1 Burgundy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.4.1.2 Bordeaux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 4.4.1.3 Rhône . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 4.4.1.4 Loire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.4.1.5 Champagne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.4.1.6 Languedoc-Roussillon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.4.1.7 Provence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.4.2 Italy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.4.2.1 Piedmont. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.4.2.2 Tuscany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.4.2.3 Emilia Romagna-Veneto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.4.3 Spain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.4.3.1 Rioja-Penedés-Cava. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 4.4.3.2 Jerez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4.4.4 Portugal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4.4.4.1 Douro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4.4.4.2 Vinhos Verdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 xii Contents 4.4.4.3 Madeira . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 4.4.5 Germany . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 4.4.6 South Africa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 4.4.7 Chile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 4.4.8 Argentina. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 4.4.9 Australia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 4.4.10 New Zealand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 4.4.11 United States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 4.4.11.1 New York . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 4.4.11.2 Washington . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 4.4.11.3 Oregon. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 4.4.11.4 California. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 4.5 Wine Production Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 4.5.1 Vineyard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 4.5.2 Harvest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 4.5.3 Fermentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 4.5.4 Maturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 4.5.5 Blending, Fining, and Stabilization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.5.6 Filtration and Bottling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 4.5.7 Sparkling Wine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 4.5.8 Money Matters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 5 Vineyard to Harvest 118 5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 5.2 The Grape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 5.2.1 Mature Grape Physiology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 5.2.1.1 Organic Acids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 5.2.1.2 Alkaline Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 5.2.1.3 Nitrogen Compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 5.2.1.4 Phenolic Compounds. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 5.2.1.5 Aromatic Substances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 5.2.1.6 Sugar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5.2.2 Grape Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 5.2.2.1 Seeds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 5.2.2.2 Skin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 5.2.2.3 Pulp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5.3 Preharvest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 5.3.1 Vineyard Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 5.3.2 Sugar Determinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.3.2.1 ˚Oechslé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 5.3.2.2 Baumé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 5.3.2.3 ˚Balling and ˚Brix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 5.3.3 Glucose and Fructose Determinations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 5.3.3.1 Enzymatic Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 5.3.3.2 Other Residual Reducing Sugar Methods . . . . . . . . . 133 5.3.4 Potential Alcohol (Ethanol) Determinations . . . . . . . . . . . . . . 134 5.3.5 Alcohol (Ethanol) Determinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 5.3.5.1 Ebulliometry Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 5.3.5.2 Other Alcohol Determination Methods . . . . . . . . . . . 140 5.3.6 pH and Acidity Determinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 5.3.6.1 pH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 5.3.6.2 Titratable Acidity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 5.3.7 Potassium, Calcium, and Other Alkaline Metals Determinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 5.3.8 Total Phenols and Anthocyanin Determinations . . . . . . . . . . . 146 Contents xiii 5.4 Harvest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 5.4.1 Nitrogen and Amino Acid Determinations . . . . . . . . . . . . . . . 150 5.4.2 Insoluble Solids Determinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 5.4.3 Total, Free, and Bound Sulfur Dioxide Determinations . . . . . 152 5.4.3.1 Forms of Sulfur Dioxide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 5.4.3.2 Maintaining SO2 Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 5.4.3.3 Aeration–Oxidation Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 5.4.3.4 Ripper Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 5.4.3.5 Other Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 5.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 6 Fermentation × 2 162 6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 6.2 Preparation for Fermentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 6.2.1 Sugar Adjustments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 6.2.2 Acid Adjustments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 6.2.2.1 Acid Additions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 6.2.2.2 Deacidification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 6.3 Baseline Analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 6.3.1 Volatile Acidity and Acetic Acid Determinations . . . . . . . . . . 167 6.3.1.1 Acetic Acid Enzymatic Method . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 6.3.1.2 Volatile Acidity Distillation Method . . . . . . . . . . . . . 169 6.4 Primary Alcohol Fermentation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173 6.4.1 Yeast Metabolism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 6.4.2 Cultured Yeast and Inoculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 6.4.3 Monitoring Fermentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 6.4.3.1 Soluble Solids (Apparent ˚Brix) via Hydrometer . . . . 181 6.4.3.2 Soluble Solids (Apparent ˚Brix) via Density Meter . . 186 6.4.3.3 Verification of Dryness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187 6.5 Secondary Malolactic Fermentation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 6.5.1 Taxonomy and Morphology of Wine Microorganisms . . . . . . 190 6.5.1.1 Lactic Acid Bacteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 6.5.1.2 Yeasts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 6.5.1.3 Spoilage Bacterium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 6.5.1.4 Other Methods of Identification . . . . . . . . . . . . . . . . 192 6.5.2 Prefermentation Analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 6.5.3 Oenococcus oeni Culture Preparation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 6.5.3.1 Culture Buildup . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 6.5.4 Monitoring MLF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 6.5.5 L-Malic Acid Determinations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 6.5.5.1 Paper Chromatography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 6.5.5.2 Thin-Layer Chromatography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 6.5.5.3 Capillary Electrophoresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 6.5.5.4 Enzymatic Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 6.5.6 Cessation of Fermentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 7 Maturation Matters 200 7.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 7.2 Maturation and Aging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 7.2.1 Advantages of Maturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 7.3 Removal of Substances. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 7.4 Storage Containers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 7.4.1 Cooperage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 xiv Contents 7.4.1.1 Wood . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 7.4.1.2 Barrel Construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204 7.5 Protecting the Wine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205 7.5.1 Oxidation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 7.5.1.1 Oxygen and Wine Color . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 7.5.1.2 Formation of Acetaldehyde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 7.5.2 Microbial Spoilage. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 7.5.2.1 Acetic Acid Bacterial Spoilage. . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 7.5.2.2 Lactic Acid Bacterial Spoilage . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 7.5.2.3 Yeast Spoilage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 7.5.2.4 Conclusion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 7.6 Maintenance of Maturing Wines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 7.6.1 Barrel Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 7.6.1.1 Topping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 7.6.1.2 Racking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 7.6.1.3 Cellar Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 7.7 Organoleptic Evaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 7.7.1 Organoleptic Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 7.7.2 Wine Sensory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 7.7.2.1 Flavor Identification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 7.8 Fining. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 7.8.1 Bentonite Fining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 7.8.2 Albumen Fining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 7.8.3 Gelatin and Isinglass Fining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 7.8.4 Copper Sulfate Fining . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 7.9 Wine Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 7.9.1 Freeze Test. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 7.9.2 Cold Conductivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 7.10 Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227 7.11 Blending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 7.11.1 Fractional Blending . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 8 Bottling Basics 231 8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 8.2 Packaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 8.2.1 Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 8.2.2 Bottles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 8.2.3 Cork . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 8.2.3.1 Cork Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235 8.2.3.2 TCA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 8.3 Bottling Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 8.4 Preparing Wines for Bottling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 8.4.1 Required Analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 8.4.1.1 Sulfur Dioxide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 8.4.1.2 EtOH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 8.4.1.3 Acidity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241 8.4.1.4 Microbial Growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 8.4.1.5 Carbon Dioxide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 8.4.1.6 Oxygen and Wine Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 8.4.1.7 Wine Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 8.5 Prebottling Activities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 8.5.1 Bottling Line Sanitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 8.5.2 Membrane Filter Integrity Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 8.6 Bottling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Contents xv 8.6.1 Bottle Queue . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 8.6.2 Membrane Filter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 8.6.3 Filler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 8.6.4 Corking Machine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 8.6.5 Quality Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 8.6.6 Capsules, Wax, Labeling, and Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 8.7 Microbiological Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 8.7.1 Plating Media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 8.7.2 Plate Inoculation, Incubation, and Identification . . . . . . . . . . 252 8.8 Required Analysis for International Trade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 8.9 Bottle Aging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257 9 Analytical Procedures 258 9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .258 9.2 Procedures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .259 9.2.1 Spectrometric Color and Phenolic Measurement. . . . . . . . . . . 259 9.2.2 Density Measurement, Direct Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 9.2.3 Specific Gravity Measurement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 9.2.4 Soluble Solids Measurement via Hydrometer . . . . . . . . . . . . . 265 9.2.5 Density, Specific Gravity, and ˚Brix Measurements via Density Meter. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267 9.2.6 Soluble Solids Measurement via Refractometer. . . . . . . . . . . . 269 9.2.7 pH Measurement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 9.2.8 Titratable Acids Assay, Manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273 9.2.9 Titratable Acids and pH Assay via Automated Titration. . . . . 275 9.2.10 Fluoride (F) Assay via ISE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277 9.2.11 Ammonia (NH3) Assay via ISE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279 9.2.12 Free and Total Sulfur Dioxide (SO2) Assay via Ripper . . . . . . 280 9.2.13 Free and Total Sulfur Dioxide (SO2) Assay via Aeration–Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 9.2.14 Reducing Sugar and Residual Reducing Sugar (RS) Enzymatic Assay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285 9.2.15 L-Malic Acid (LMA) Enzymatic Assay . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287 9.2.16 Acetic Acid (AC) Enzymatic Assay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 9.2.17 Volatile Acidity Assay via Distillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 9.2.18 Insoluble Solids (% Solids) Measurement . . . . . . . . . . . . . . . . 295 9.2.19 % v/v Alcohol Measurement via Ebulliometer. . . . . . . . . . . . . 296 9.2.20 Yeast and Bacteria Viability and Cell Counts . . . . . . . . . . . . . 299 9.2.21 Cold Stability Assay for the Verification of Bitartrate Stability via Freeze Test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 9.2.22 Cold Stability Assay for the Verification of Bitartrate Stability via Conductivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 9.2.23 Heat Stability Assay for Verification of Protein Stability . . . . . 304 9.2.24 Carbon Dioxide (CO2) Measurement via Carbodoseur . . . . . . 305 9.2.25 Acidulation Trial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 9.2.26 Deacidulation Trial: Potassium Bicarbonate KHCO3 (or K2CO3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 9.2.27 Gelatin Fining Trial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 9.2.28 Isinglass Fining Trial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 9.2.29 Egg White Fining Trial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 9.2.30 Bentonite Fining Trial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 9.2.31 Copper Sulfate (CuSO4) Trial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 xvi Contents 10 Reagents 318 10.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 10.2 Reagents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319 10.2.1 Acetaldehyde (C2H4O) 10% w/v Solution. . . . . . . . . . . . . 320 10.2.2 Acetic Acid (C2H4O2) 1% w/v Standard. . . . . . . . . . . . . . . . 320 10.2.3 Ammonia (NH3) 0.1% w/v Standard . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 10.2.4 Bentonite 5% w/v Slurry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 10.2.5 20 ˚Brix Sucrose (C12H22O11) Standard . . . . . . . . . . . . . . . . 323 10.2.6 Copigmentation Buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 10.2.7 Copper Sulfate (CuSO4) 100 mg/liter Solution. . . . . . . . . . . 323 10.2.8 Isinglass 0.5% w/v Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324 10.2.9 Egg White 10% w/v Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 10.2.10 Ethanol (EtOH) Solutions and Standards . . . . . . . . . . . . . . 325 10.2.11 Gelatin 1% w/v Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 10.2.12 Hydrochloric Acid (HCl) Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 10.2.13 Hydrogen Peroxide (H2O2) 0.3% v/v Solution . . . . . . . . . . . 327 10.2.14 Indicator Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 10.2.15 Iodine (I2) 0.02N Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 10.2.16 L-Malic Acid (C4H6O5) 0.2 g/L Standard. . . . . . . . . . . . . . . 328 10.2.17 Malic Acid (C4H6O5) 10% w/v Solution. . . . . . . . . . . . . . . . 329 10.2.18 Phosphoric Acid (H3PO4) Solutions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 10.2.19 Potassium Bicarbonate (KHCO3) 4.5 % w/v Solution . . . . . 330 10.2.20 Sodium Hydroxide (NaOH) Solutions. . . . . . . . . . . . . . . . . 331 10.2.21 Starch 1% w/v Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 10.2.22 Sulfur Dioxide (SO2) 200 mg/L Solution . . . . . . . . . . . . . . . 332 10.2.23 Sulfuric Acid (H2SO4) Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 10.2.24 Tartaric Acid (C4H6O6) 100 g/L Solution. . . . . . . . . . . . . . . 333 10.2.25 Thiosulfate (S2O3) Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334 10.3 Standardization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 10.3.1 Standardization of Acid Solutions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 10.3.2 Standardization of Base Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 10.3.3 Standardization of 0.02N Iodine Solution . . . . . . . . . . . . . . 336 Appendix Laboratory Chemical Safety Summaries 337 Bibliography