Процессы и аппараты производства шампанских вин

Особое внимание должно быть обращено на устройство вентиляции помещений, так как во время брожения выделяется углекислый газ. Углекислый газ тяжелее воздуха и скапливается внизу, поэтому вентиляционные, отверстия устраивают на уровне пола, а углекислоту отводят по специальным трубопроводам через спиртоловушки в атмосферу.

Для установки бочек в бродильных помещениях вдоль стен на полу кладут деревянные брусья, носящие в различных винодельческих районах разные названия: стеллажи, лежни, лагери. Лагери бывают не только деревянные, но и железобетонные. Предпочтительнее устраивать деревянные лагери, так как железобетонные при ударах о них бочек повреждают последние.

Лагери устанавливают на бетонных подушках на высоте 50 см над полом. Во избежание появления плесеней стены, потолки и лагери в винодельне ежегодно перед сезоном виноделия белят известью с добавлением 10% медного купороса. Целесообразно стены цементировать и красить масляной краской на высоту 1,5--2 м. а верхнюю часть стен и потолок белить. Это дает возможность наиболее загрязняющуюся нижнюю часть стен обмывать водой и содержать в чистоте. Чистота должна соблюдаться всеми работающими на винзаводе. В производственные помещения не разрешается приносить пищевые продукты. Для приема пищи должна быть выделена особая комната.

Винзаводы оснащаются санитарными узлами и душевыми. Все рабочие и служащие должны быть знакомы с правилами санитарии и гигиены и с требованиями техники безопасности.

Проектирование типовых винзаводов первичной переработки, как и других промышленных зданий, осуществляется с применением сборных железобетонных конструкций, в соответствии с «Основными положениями по унификации конструкций производственных зданий», утвержденными Комитетом по делам строительства при Совете Министров СССР [5,6].



5 Оборудование для производства виноматериалов и вин различных типов

Брожение - основной технологический процесс винодельческих производств, формирующий вино как продукт с типичными для него свойствами.

Современными технологическими схемами производства вин по белому способу предусмотрено осветление сусла перед брожением в течение 12--24 ч путем отстаивания в обычных резервуарах либо на специальном оборудовании с последующим сбраживанием с целью получения виноматериала. Брожением на мезге готовят основную массу красных вин, а также некоторые специальные вина. Процессы брожения имеют место и при производстве плодово-ягодных вин, шампанского (так называемое вторичное брожение) и игристых вин.

В состав бродильных отделений винзаводов входят отстойники, бродильные аппараты, аппараты для приготовления чистой культуры и разводки дрожжей, представляющие собой резервуары, оснащенные мешалками, теплообменными элементами в виде рубашек, змеевиков и пр., реакторы, сульфитодозаторы, смесители и др.

Специальные тины вин (херес, мадера, портвейн, газированные вина и др.) также получают на установках емкостного типа. Процессы их получения имеют в основном биохимический характер. [3]

5.1 Приемка винограда

Виноград поступает на предприятие в грузовых машинах, либо в специальных «лодочках», установленных на тележках.

При приемке его надо взвесить и определить среднее содержание сахара в винограде. Это связано с тем, что расчеты с поставщиками ведутся по этим показателям. Для этой цели применяется специальное оборудование, которое состоит из пробоотборника и автоматического анализатора. Пробоотборник устроен следующим образом:

Рисунок 5.1.1 - Пробоотборник [8]

Имеется специальная штанга, управляемая оператором. На штанге установлен шнековый отборник проб (типа бура). Оператор берет пробы из нескольких мест. Виноградный сок поступает по шлангу в автоматический анализатор, в котором в течение 20-30 сек. определяется содержание сахара, и, если надо, кислотность. Эти данные сразу распечатываются на накладной. [8]

5.2 Дробление

Далее виноград перегружается в приемный бункер из нержавеющей стали, откуда шнеком подается в дробилку-гребнеотделитель, имеет гидрозатвор. В настоящее время, в основном, применяются дробилки валкового типа. Управление работой бункера автоматизировано. Производительность таких устройств от 5 т/час до 100 т/час. Устроена она следующим образом:



Рисунок 5.2.1 - Схема валковой дробилки-гребнеотделителя [8]

В верхней части находится гребнеотделитель, состоящей из загрузочного бункера, гребнеотделяющего вала, перфорированного цилиндра и привода. Гребнеотделяющий вал представляет собой вращающийся вал из нержавеющей стали, на котором по винтовой линии расположены бичи.

Перфорированный цилиндр в процессе работы вращается с небольшой скоростью в противоположном к гребнеотделяющему валу направлении. Ягоды отделяются от гребней и проходя через отверстия в цилиндре попадают на валки, изготовленные из специального пластика. Передробленная мезга собирается в сборник и перекачивается винтовым насосом. Применение дробилок такого типа позволяет производить процесс дробления виноградной ягоды более мягко, с незначительным перетиранием кожицы и косточек. Это улучшает качество сусла и уменьшает количество взвесей. [8]

Рисунок 5.2.2 - Бункер питатель и дробилка-гребнеотделитель [8]

5.3 Прессование

При производстве вин по «белому» способу мезга из дробилки сразу подается на прессование. Для того чтобы предотвратить окисление винограда кислородом воздуха в мезгу в потоке добавляется определенное количество раствора сернистого ангидрида (SO₂). При производстве по «красному» способу мезгу вначале перекачивают в винификаторы, где происходит ее настаивание, а затем прессуют.

Рисунок 5.3.1 - Схема мембранного пресса [8]

На современных заводах для производства тонких, качественных вин применяют пневматические (или вакуумные) мембранные прессы барабанного типа. Пресс представляет собой вращающийся барабан из нержавеющей стали, внутри которого имеется гибкая мембрана из плотного клеенчатого материала. В стенках барабана есть сливные отверстия, через которые выходит сусло (виноградный сок).

Мезга подается в пресс через осевой штуцер, либо через открытые дверцы. Также, через дверцы можно загружать виноград целыми гроздями, например, для производства шампанских виноматериалов. В отличие от применяемых ранее стекателей и прессов шнекового типа эти прессы являются устройствами периодического действия. Т. е., пресс работает по определенному циклу. Вначале происходит загрузка мезги. В это время пресс не вращается и выполняет функцию стекателя.

Во время загрузки через сливные отверстия происходит отделение сусла самотека наиболее ценной фракции, идущей на приготовление марочных и шампанских вин. Процесс загрузки занимает 1,5-2 часа. За это время загружается приблизительно 2-2,5 объема пресса и отделяется около 55% сусла самотека.

После того, как пресс полностью заполнен, включается воздушный компрессор, и воздух накачивается под мембрану. Мембрана, раздуваясь, прессует виноград. Сусло отделяется через сливные отверстия. Периодически давление сбрасывается. Пресс приходит во вращение с целью ворошения мезги. Затем снова подается давление. Давление постепенно возрастает. Процесс составляет 1,5-2 часа. Затем пресс открывается, и выжимки разгружаются на шнековый, или ленточный конвейер. Разгрузка пресса происходит в течение 20-25 минут. Процесс работы пресса полностью автоматизирован и управляется компьютером. Существует много программ, в соответствии с которыми происходит цикл прессования. В зависимости от сорта винограда винодел может выбрать требуемую программу. Общий выход сусла из таких прессов составляет 70-83%

в зависимости от типа винограда. Количество взвесей около 1,5%. Пневматические прессы позволяют значительно улучшить качество получаемого сусла, увеличить его выход и уменьшить содержание взвесей в сусле. [3,8]

5.4 Конвейерные системы для гребней, выжимок; накопительные бункеры

Удаление гребней производится с помощью ленточных или воздушных транспортеров (воздушные транспортные системы устанавливаются преимущественно на линиях небольшой производительности).



Рисунок 5.4.1 - Конвейерная система для гребней и выжимок [8]

Данные транспортеры удобны в обслуживании, и позволяют экономно использовать производственные площади.

Для удаления выжимки из прессового отделения устанавливаются шнековые транспортеры различной производительности.

Бункеры для сбора гребней и выжимок могут изготавливаться на месте в соответствии с проектом. [8]

5.5 Осветление сусла

После прессования мезги сусло содержит взвеси, которые нужно удалить. Для этой цели применяют флотационные установки. В этих установках в поток сусла дозируются реагенты оклейки (бентонит, желатин, силикагель), после чего сусло барботируется воздухом или инертным газом (азотом). Происходит оклейка сусла в потоке. Пузырьки газа, всплывая, увлекают за собой твердые частицы и образуют шапку в виде пены. Чистое сусло сливается снизу, а взвеси отсасываются специальным устройством сверху и фильтруются на вакуумном фильтре. Флотатор имеет дозирующие насосы для добавления в поток сусла реагентов оклейки, аэрационную колону, емкость для выдержки и устройство для отсоса взвесей с помощью вакуумного насоса. Применение флотаторов позволяет значительно ускорить осветление сусла, произвести оклейку до брожения с целью убрать из сусла ненужные белки и коллоиды, избежать накопления

сусловых осадков. Весь процесс происходит в потоке, что намного увеличивает производительность. Виноматериалы, полученные после брожения оклеенного сусла, гораздо легче обрабатываются и значительно лучшего качества. [1,8]

Рисунок 5.5.1 - Схема флотационной установки [8]

5.6 Установка для получения белых виноматериалов

В современном виноделии применяют три основных способа сбраживания сусла - стационарный (периодический), доливной и непрерывный.

Первый состоит в том, что определенный объем сусла сбраживается с начала до конца в одном резервуаре (установке). Как правило, для этих целей используются обычные резервуары, оснащенные соответствующей арматурой и приборами.



Рисунок 5.6.1 - Металлические резервуары: [3]

а - горизонтальный РГ-0,7-16 (1 - вентиль; 2 - указатель уровня; 3, 7 - штуцеры; 4 - корпус; 5 - воздушник; 6, 8 - люки; 9 - поворотная труба);

б - вертикальный В-694 (1 - стойка; 2, 7 - люки; 3 - кран; 4 - термометр; 5 - корпус, 6 - воздушник; 8 - указатель уровня; 9 - кран; 10 - штуцер)

При расчете производительности бродильных установок периодическою действия определяющим фактором является скорость сбраживания сахара, которую рекомендуется поддерживать в пределах 0,1-0,4 г/(л*ч). Она зависит не только от температуры сусла, но и от геометрических параметров бродильной установки, в частности от соотношения длины (высоты) и диаметра резервуара, так как это соотношение влияет на перемешивание массы сусла, пенообразование и т д.

Доливной способ брожения отличается тем, что процесс идет не в постоянном объеме исходного сусла, а при периодических доливах новых его порций. В этих условиях бродящая среда периодически пополняется питательными веществами, концентрация продуктов брожения уменьшается, и температура бродящего сусла понижайся. Такой способ обеспечивает возможность проведения процесса в крупных резервуарах без принудительного охлаждения.

В крупных резервуарах можно проводить процесс брожения и поточно-доливным способом с применением искусственного холода.

Способ непрерывного брожения основан на ведении процесса в условиях регламентированного потока бродящего сусла. Для осуществления этого процесса применяют установки БА-1 и ВВУ-4Н, реже ВКМ-5, УНС-Э «Крымская» и др.

Установка БА-1. Она представляет собой батарею из шести резервуаров 4 (рис. 5.6.2) вместимостью по 20 м³ и шести переточных баков 10 вместимостью до 1,9 м³ (последний 17 из перегонных баков сливной, его вместимость 0,2 м³). Все шесть резервуаров соединены между собой в верхней и нижней (конической) частях трубопроводами. Верхний трубопровод служит для выравнивания уровня жидкости во всех резервуарах при работе установки, а нижний с трехходовыми кранами - для заполнения и освобождения резервуаров. Кроме того, они соединены газовыми трубами. Шестой резервуар снабжен устройством выпуска виноматериалов.

Горизонтальные переточные баки тоже соединены между собой газовыми трубами 14, от каждой из них сделан отвод к бродильному резервуару.

Перед началом работы установки в автоматическом режиме все резервуары надо заполнить так, чтобы сахаристость сусла (в %) уменьшалась от первого к последнему в таких пределах (ориентировочно): 17 (исходное сусло) - 12,5 (первый резервуар) - 8,5 6,2 - 4,5 - 3,25 - 2,5 (шестой резервуар).

Пуск установки в работу может производиться двумя способами. По первому способу первый резервуар заполняется суслом и чистой культурой дрожжей (200 дал). При этом должны быть перекрыты в первом резервуаре нижний трехходовой кран нижнего коллектора и верхний вентиль между первым и вторым резервуарами. Через некоторое время в первом резервуаре начинается брожение. За это время линяя подготавливается к заполнению, для чего необходимо дополнительно закрыть верхние вентили между третьим - четвертым и пятым - шестым резервуарами, а нижние трехходовые краны коллектора поставить так, чтобы был перепуск жидкости из третьего резервуара в четвертый, из пятого - в шестой (первый резервуар оставить временно закрытым, чтобы не выпустить бродящее сусло). Такое чередование закрытых и открытых вентилей и кранов соединяет резервуары по принципу сообщающихся сосудов.

Рисунок 5.6.2 - Бродильная установка БА-1 (технологическая схема): [3]

1 - кран; 2 - обратный клапан; 3 - насос; 4 - бродильные резервуары; 5 - рубашки; 6 - поплавковое pеле; 7 - контактное рeлe; 8, 14, 18 - газовые трубы; 9 - труба подъема сусла; 10 - переточный бак; 11 - гидравлический затвор; 12 - переливная труба; 13, 20 - сливные трубы; 15 - соленоидный вентиль; 16 - трубная крестовина; 17 - сливной бак; 19 - труба для отвода виноматериала

При достижении выброда сусла в первом резервуаре 12,5% остаточного сахара первый резервуар посредством нижнего трехходового крана соединяется со вторым, и бродящее сусло начинает перетекать в него, пока уровни в этих резервуарах не сравняются. После этого включают насос подачи свежего сусла, которое заполняет первый и второй резервуары через нижний коллектор. Заполнение происходит до тех пор, пока недоброд не начнет переливаться через верхний вентиль в третий резервуар. При этом подачу сусла останавливают и опять дают ему разбродиться. С течением времени, когда сахаристость сусла в первом резервуаре достигнет 12,5%, проводят опять подкачку, но уже меньшими порциями, из расчета средней производительности установки 7000 дал/сут, т. е каждый час не более 250-300 дал (желательно через каждые 20 мин по 100 дал). Так как резервуары соединены по принципу сообщающихся сосудов, недоброд будет заполнять последовательно все резервуары. Процесс заполнения таким способом установки длится немногим более 60 ч.

По второму способу (дробному) в первый резервуар подают свежее сусло и дрожжи. При доведении содержания остаточного сахара при брожении до 12,5% из первого резервуара через нижний коллектор недоброд переливают в последний резервуар - шестой. В первый опять добавляют свежее сусло и сбраживают его до содержания остаточного сахара 12,5%, после чего половину переливают в пятый резервуар и таким образом ведут долив первого и заполнение наполовину всех резервуаров, начиная с крайнего. Затем операции повторяют, заполняя полностью последний резервуар и одновременно доливая в первый свежее сусло. При заполнении полностью первого и последнего резервуаров дают суслу разбродиться в первом, после чего заполняют полностью пятый, потом четвертый и так далее, пока вся установка не будет заполнена.

При таком способе заполнения содержание остаточного сахара в сусле во всех резервуарах должно быть в пределах требуемой нормы.

После заполнения резервуаров тем или иным способом начинается период установившегося режима, и установка может работать автоматически. При этом работа установки основана на использовании избыточного давления диоксида углерода, образующегося при брожении, для автоматического перемещения бродящего материала из резервуара в резервуар и питания установки.

Давлением СО₂ бродящее сусло из первого бродильного резервуара перемещается по трубе подъема сусла в первый переточный бак. Так как все шесть резервуаров сообщены между собой газовыми трубами, давление в них одинаково, следовательно, подъем сусла в переточные баки происходит одновременно, а имеющиеся гидрозатворы на трубах слива сусла не позволяют выходить диоксиду углерода в переточные баки (первый период).

Уменьшение уровня в первом бродильном резервуаре ведет к опусканию поплавка реле, включению им питающего суслового насоса и клапанов. которые, открываясь, вытекают СО₂ из резервуара и переливных баков. Диоксид углерода направляется в спиртоловушку или атмосферу, давление в резервуарах падает до атмосферного, начинается перелив сусла: из первого переточного бака во второй резервуар, из второго переточного бака в третий резервуар и т. д. В шестом резервуаре открывается выход виноматериалу. Наличие обратных клапанов в трубах подъема сусла препятствует его возврату в предыдущий резервуар (второй период). Затем цикл повторяется. Таким образом, в установке осуществляется доливной (объемно-доливной) способ сбраживания сусла.

Наличие рубашек на бродильных резервуарах сусла позволяет использовать тепло- или хладоносители и вести брожение при оптимальных температурах. Производительность установки БА-1 - 70 м³/сутки (по суслу), габаритные размеры 22700*3080*6090 мм. [3]

5.7 Установка для удаления винного камня

Для обработок виноматериала и вина с большой производительностью в потоке, и достижения наилучшего результата применяют систему "Кристалстоп" ("KRISTALSTOP") (рис.5.7.1), разработанная итальянской фирмой «Padovan». Технология, положенная в ее основу, позволяет сократить этот процесс до 1,5 часов. При этом расходуется значительно меньше электроэнергии, т. к. происходит рекуперация холода. Не требуется применять теплоизолированные емкости. Установка компактная и полностью автоматическая, занимает небольшие площади. Обслуживающий персонал - один оператор. Процесс выпадения винного камня происходит быстро и более полно и контролируется компьютером. Происходит постоянный мониторинг выходящего из установки вина на предмет его стабильности.

Принцип действия, заложенный в основу работы системы "Кристалстоп", заключается в шоковом охлаждении вина почти до точки замерзания и внесения в него центров кристаллизации - кристаллов битартрата калия, при этом в вине начинается спонтанное образование кристаллов винного камня. В установке данный принцип реализован следующим образом. Вино проходит через ультроохладитель, где резко охлаждается и направляется в реактор, куда с помощью дозирующего насоса задается необходимое количество кристаллов битартрата калия. В реакторе происходит процесс кристаллизации и выпадения винного камня. Этот процесс полностью завершается в течение 1,5 часов. Выпавший в осадок винный камень отделяется на циклоне. Далее вино отфильтровывается при низкой температуре на кизельгуровом фильтре.

Рисунок 5.7.1 - Схема установки Кристалстоп [8]



После фильтрации виноматериал снова попадает в пластинчатый теплообменник, где встречаясь с потоком поступающего на обработку продукта, передает ему холод. На выходе из установки стоит автоматический анализатор с кондуктометром, который постоянно следит за электропроводимостью вина. Если электропроводность превышает установленное значение, это означает, что продукт не обработан достаточно. В этом случае перекрывается выпускной клапан, и виноматериал поступает обратно на доработку. [6,8]

5.8 Аппаратура для производства шампанского резервуарным способом

Шампанизация вина при производстве шампанского и игристых вин производится резервуарным и бутылочным (только при получении шампанского) способами; первый может быть периодическим и непрерывным.

При периодическом способе используют крупные резервуары различных типов, оснащенные рубашками, мешалками и другими устройствами. Шампанизацию при непрерывном способе проводят в условиях потока вина. Для этого используют установки различного типа - батарейные, одноемкостные одно- и многокамерные и др. Наглядное представление о схемах этих установок дает рис. 5.8.1.

Вариант 1 предполагает использование батареи из шести последовательно соединенных резервуаров; вариант II - то же из семи резервуаров, из которых два последних частично загружены наполнителями (насадкой); в варианте III - восемь резервуаров, последний из которых полностью загружен наполнителями и выполняет функции автономного биогенератора; вариант IV представляет собой одноемкостный многомерный резервуар с автономным биогенератором; в варианте V используется одноемкостный однокамерный резервуар, частично загруженный наполнителями; в варианте VI - два таких резервуара, а в варианте VII - один одноемкостный однокамерный резервуар с автономным биогенератором.

Рисунок 5.8.1 - Варианты установок для проведения шампанизации вина в потоке [3]

Применение насадки в виде колец Рашига, роликов, стружки и др. способствует увеличению поверхности контакта фаз, обусловливает проведение шампанизации в условиях повышенной концентрации дрожжей, интенсифицирует процесс.

Ниже описаны основные типы бродильных резервуаров, используемых в этих схемах. [3]

Бродильный резервуар ВБА. Он представляет собой цельносварной вертикальный корпус (рис. 5.8.2, а) со сферическими днищами, изготовленный из коррозиестойкой стали. Резервуары комплектуются в батарею и соединяются между собой по принципу сообщающихся сосудов с помощью переточных труб и запорной арматуры. Направление потока в резервуарах снизу вверх, далее через переточную сливную трубу снова вниз, до следующего резервуара. Температура бродильной смеси регулируется подачей рассола или охлаждающей воды в рубашку.

На базе бродильного резервуара ВБА имеется и приемный резервуар ВПА, отличающийся наличием трех рубашек.

Бродильный резервуар А-7. Он представляет собой цельносварной корпус (рис. 5.8.2, б), изготовленный из коррозиестойкой стали. Для регулирования температуры бродильной смеси резервуар имеет три рубашки и подвешенный вверху змеевик. Наличие охлаждающих рубашек и змеевика позволяет использовать резервуар и как бродильный, и как приемный. Резервуар может использоваться при периодической шампанизации.

Рис. 5.8.2 - Бродильные резервуары: [3] а - ВБА (1, 6, 11 - термогильзы; 2, 12 - штуцеры; 3 - рубашка; 4 - корпус; 5 - труба; 7, 9, 10, 13, 15 - патрубки; 8 - опора; 14-горловина); б - А-7 с нижним люком (1 - горловина; 2 - термогильза; 3 - корпус; 4, 10 - патрубки; 5 ,6, 7 - рубашки; 8 - опора; 9 -труба; 11 - вентиль; 12 - труба для ввода вина; 13 - манометр; 14 - труба для вывода вина; 15 - змеевик)

Вместимость резервуаров ВБА и А-7 соответственно 5 и 7,7 м³. При использовании резервуаров в линии шампанизации их должно быть не менее восьми штук в батарее, производительность которой рассчитывают с учетом коэффициента потока. [3]

Бродильный резервуар А-184. Он представляет собой одноемкостный многокамерный вертикальный цилиндрический резервуар со сферическими днищами и рубашкой (рис. 5.8.3). Внутри резервуара установлены цилиндрические перегородки, одни из которых закреплены по всему периметру на днище резервуара и имеют кольцевые зазоры между торцами и днищем, а другие образуют такие же зазоры с противоположным днищем резервуара. Площади поперечного сечения центральной и кольцевых камер одинаковы и равны произведению зазора между перегородками на длину окружности между соответствующими цилиндрическими перегородками. Равенство этих площадей позволяет вести процесс брожения при стабильной средней линейной скорости потока. Поток бродильной смеси проходит через центральную и кольцевые камеры, а также через кольцевые переточные зазоры, последовательно изменяя свое направление.

Рисунок 5.8.3 - Одноемкостный многокамерный бродильный резервуар А-184: [3] 1 - перегородки; 2 - рубашка; 3, 4, 9, 10, 11 - штуцеры; 5, 6 - гильзы; 7 - днище; 8 - резервуар; 12 - опора

Температуру в аппарате регулируют путем охлаждения вина на конечном участке потока с последующим рекуперативным послойным охлаждением к центру аппарата. Применение рекуперативной системы охлаждения обеспечивает плавное саморегулирование температуры шампанизируемого вина при минимальных перепадах между секциями, а также стабильность заданного режима.

Одноемкостный многокамерный бродильный аппарат для шампанизации вина в потоке имеет вместимость 35 м³ и по своей производительности соответствует батарейной бродильной установке, состоящей из семи резервуаров вместимостью 5 м³ каждый. Благодаря исключению переточных и соединительных винопроводов он обеспечивает более равномерную линейную скорость потока шампанизируемого вина, что благоприятствует равномерному распределению дрожжевых клеток в среде. При применении одноемкостных аппаратов повышается съем продукции с единицы основной производственной площади. На предприятиях отрасли применяют резервуары и других марок. [3]

5.9 Современные методы фильтрации

В процессе производства вин, начиная от виноградного сусла до розлива готовой продукции в бутылки, многократно применяется процесс фильтрации, практически на каждой технологической стадии. После прессования виноградной мезги, и получения сусла его нужно осветлить, т.е. отделить механические взвеси. После выполнения брожения необходимо отфильтровать полученный виноматериал от дрожжевого осадка. Полученный виноматериал обрабатывают различными веществами например, бентонитом - с целью его осветления и придания необходимых качеств, после чего необходимо проводить фильтрацию. Вино охлаждают с целью придания стойкости к кристаллическим помутнениям. При этом происходит выпадение винного камня, который тоже надо отделить. В процессе приготовления купажей, во время перевозки или хранения в вине могут появляться различные помутнения. И каждый раз необходимо проводить фильтрацию. Перед розливом вина в тару делают контрольную фильтрацию. А если используется стерильный, холодный розлив, то необходимо фильтровать вино не только от механических примесей, но и от бактерий.

С уверенностью можно сказать, что фильтрационные процессы являются основными при производстве вин, и стоимость фильтрации оказывает значительное влияние на себестоимость продукта. Поэтому ученые во всем мире и фирмы-производители оборудования для виноделия ищут способы удешевления таких операций.

На отечественных предприятиях до сих пор, в основном, применяются традиционные пластинчатые фильтры, в которых в качестве фильтрующего материала используется специальный картон. Многие виноделы даже не знают о других устройствах. Однако в развитых странах широко применяются разнообразные фильтрационные системы: кизельгуровые, вакуумные, мембранные, тангенциальные и др. Каждая из них разработана для использования на определенной стадии производства вина и позволяет снизить стоимость фильтрации, выполнять ее с лучшим качеством и наименьшими потерями. В этой главе мы рассмотрим несколько типов фильтров, выпускаемых итальянской фирмой «Padovan» и поставляемых на отечественный рынок московской компанией «Милеста». Наиболее распространенными являются кизельгуровые, или диатомитовые фильтры с горизонтальными пластинами.

Применение таких фильтров практически стало нормой и стандартом в виноделии. В этих фильтрах в качестве фильтрующего слоя используется диатомит-кизельгур, представляющий собой тонкий порошок известнякового происхождения. В зависимости от применяемой марки кизельгура можно обеспечить требуемую степень фильтрации - от грубой до полирующей. Применение диатомитовых фильтров позволяет значительно снизить расходы на фильтрацию по сравнению с пластинчатыми фильтрами и практически полностью избежать потерь продукта. Фильтры используются для фильтрации тихих вин, сусла, сиропов и вин с содержанием СО₂. Последние изготавливаются в изобарическом исполнении.

Конструкция фильтра представляет собой емкость с коническим днищем в которой горизонтально расположены фильтрующие элементы. Фильтрующие элементы сделаны в виде перфорированных круглых дисков из нержавеющей стали. На верхнюю часть диска приварена нержавеющая сетка с размером отверстий 65 мкм. На эту сетку производится намыв слоя кизельгура, через который идет фильтрация. На одной раме с фильтром установлены емкость для разведения кизельгуровой суспензии с мешалкой, дозирующий насос, подающий насос, трубопроводы, маленький фильтр для дофильтровывания остатков.



Рисунок 5.9.1 - Схема намывного фильтра «Гринфильтр» [8]

Принцип работы фильтра типа «Гринфильтр» (Greenfliter) заключается в следующем. Фильтр наполняют водой или чистым продуктом, текущим по замкнутому трубопроводу. В специальной емкости с мешалкой приготавливают суспензию кизельгурового порошка. Эту суспензию с помощью дозирующего насоса вводят в поток жидкости. Кизельгур удерживается на поверхности сетки фильтрующих пластин, образуя равномерный слой. После намыва необходимого слоя осуществляют основной процесс фильтрования. В фильтруемую жидкость дозирующим насосом постоянно добавляют кизельгуровую суспензию и подают на фильтр. Отделяемые твердые частицы вместе с частицами кизельгура задерживаются фильтрующими элементами, образуя равномерный пористый осадок. Слой осадка постепенно растет. Когда слой нарастает до предельной величины процесс фильтрации прекращается. Отработанный кизельгур смывают водой и намывают новый. После чего фильтр снова готов к работе.

В конструкции есть еще один небольшой фильтр для дофильтровывания остатков с целью избежать потери. Применение кизельгуровой фильтрации позволяет значительно снизить расходы на эту операцию. Например, ориентировочный расход кизельгура составляет около 7 кг на 1000 дал фильтруемого виноматериала. Стоимость кизельгура составляет около 1 доллара (30 руб) за кг. Зарядка фильтра с рабочей площадью 6 м² составляет около 20 кг. Производительность такого фильтра составляет 600-800 дал/час. Стоимость такой установки около 17 000 долларов США. Простой расчет показывает, что отказ от применения фильтр-картона и переход на кизельгуровый фильтр позволяет уменьшить стоимость фильтрации в 2 и более раза и окупить стоимость фильтра за полгода. Дополнительный плюс таких фильтров это почти полное отсутствие потерь, т.к. не происходит впитывание и протекание виноматериала.

Многолетний опыт, накопленный фирмой «Милеста», показывает, что на всех предприятиях, где были установлены такие фильтры, отношение к ним от недоверчивого вначале очень быстро сменяется абсолютно восторженным. Через несколько месяцев эксплуатации виноделы уже не могут себе представить, как можно без них работать. Кизельгуровые фильтры марки «Гринфильтр» установлены и с успехом эксплуатируются на таких известных предприятиях, как «Фанагория», «Массандра», Национальный винный терминал», Детчинский завод шампанских вин, завод «Рубин», «Коктебель», «Солнечная Долина», Тульский винодельческий завод и многих других. Фирма «Милеста» поставляет широкую гамму кизельгуровых фильтров марки «Гринфильтр». От самого маленького площадью 2 м² до фильтров с рабочей площадью 30 м² и соответственно от производительности 200-300 дал/час до 3000-5000 дал/час. Наиболее распространенными моделями являются «GREENFILTER G5, G6, G9» площадью 5 м², 6 м², 9 м², производительность таких фильтров 500-600 дал/час. 600-800 дал/час, 900-1200 дал/час соответственно. [8]



Рисунок 5.9.2 - Схема барабанного вакуумного фильтра [8]

5.10 Оборудование для розлива, мюзлевания и оформления бутылок

Подготовка бутылок, фасование в них вин и укупоривание, инспекция, пастеризация вин в бутылках, товарное оформление бутылок осуществляются на поточных линиях упаковывания вина.

Состав современных поточных линий упаковывания вин определяется перечнем технологических операции, выполняемых на этих линиях. Так, в зависимости от вида упаковываемой продукции ГОСТ 24740-90 определяет типы, основные параметры линий и перечень выполняемых операций.

К винодельческому производству относятся линии следующих типов:

3 - для упаковывания тихих вин, коньяков;

4 - для упаковывания игристых вин, шампанского, вин, насыщенных диоксидом углерода.

Стандарт предусматривает выполнение на линиях следующих операций:

ь мойка бутылок;

ь фасование продукции;

ь укупоривание бутылок;

ь межоперационное транспортирование бутылок.

Кроме того, в зависимости от упаковываемой продукции, производительности и требований заказчика на линиях упаковывания напитков могут выполняться и другие необходимые операции:

ь распакетирование и расштабелирование ящиков с пустыми бутылками;

ь расштабелирование и штабелирование поддонов;

ь извлечение бутылок из ящиков, корзин или тары-оборудования (контейнеров);

ь мойка ящиков, корзин или тары-оборудования (контейнеров);

ь контроль остаточного содержания щелочи в вымытых бутылках с их отбраковкой;

ь сушка бутылок;

ь стерилизация вымытых бутылок;

ь контроль вымытых бутылок;

ь насыщение напитков двуокисью углерода (для напитков соответствующего типа);

ь подача укупорочных средств к укупорочным машинам;

ь контроль наполненных и укупоренных бутылок;

ь пастеризация (или стерилизация) продукции в бутылках;

ь обсушка наружной поверхности бутылок;

ь мюзлевание (для бутылок с шампанским и игристыми винами);

ь этикетирование;

ь межоперационное транспортирование ящиков, корзин, поддонов, или тары-оборудования (контейнеров);

ь счет бутылок, ящиков, тары-оборудования (контейнеров);

ь накопление бутылок, ящиков, поддонов;

ь завертывание бутылок в бумагу;

ь укладывание бутылок в яшики-корзины, картонные короба, тару-оборудование (контейнеры);

ь контроль заполнения ящиков;

ь штабелирование и пакетирование ящиков с наполненными бутылками, пакетирование картонных коробов с бутылками;

ь обандероливание и оформление коробов;

ь скрепление пакетов, ящиков, коробов на поддонах.

Производительность линий, по ГОСТ, должна выбираться из следующего параметрического ряда: 1500, 3000, 4500, 6000, 9000, 12000, 15000, 18000, 21000, 24000, 30000, 36000, 48000 и 60000 бут./ч (при определении производительности линии вместимость бутылки принята 500 см³).

Стандарт не распространяется на линии производительностью менее 1500 бутылок в час, линии упаковывания сувенирной, эксклюзивной и коллекционной продукции, а также, естественно, на импортные линии.

Оснащенность линий тем или иным оборудованием во многом определяется ее производительностью. Так, машины для штабелирования (пакетирования) или расштабелирования (распакетировапия) ящиков, картонных коробов устанавливаются в линиях только большой производительности (выше 12000 бутылок в час). Более того, такие линии (например, 12 и 18 тыс. бут./ч) включают в свой состав, кроме перечисленного, специальное оборудование для формирования коробов, их склеивания снизу, обандероливания - маркировки, а также обвивки стрейч-пленкой сформированного на поддоне пакета и др.

Что касается состава линий, то в связи все с более широким использованием новой (необоротной), в том числе нестандартной и эксклюзивной тары, линии могут оснащаться специальными машинами для ополаскивания бутылок (возможна и продувка их стерильным воздухом).

В линиях последних лет выпусков (отечественных и зарубежных) фасовочные и укупорочные машины чаще всего объединены в единые агрегаты. В состав современных линий может вводится и оборудование для надевания и усадки термоусадочного колпачка, нанесения штрих-кода, наклеивания акцизной марки, группирования бутылок и их упаковывания в термоусадочную пленку в виде пакета на подложке и др. Имеют место и другие тенденции развития линий и входящего в них оборудования. Так, перспективными направлениями в проектировании оборудования линий упаковывания вин, можно считать создание модульных машин, а также унификацию отдельных механизмов машин (например, механизмов загрузки и выгрузки бутылок, подъемных столиков, блокирующих устройств и др.), что не только позволит усовершенствовать операционные машины, но и создаст предпосылки для их серийного изготовления, улучшит условия эксплуатации и ремонта.

Приведенные факторы обусловливают большое разнообразие линий упаковывания, используемых в промышленности, как по производительности, так и по составу. При этом надо иметь еще в виду и конкретные условия отдельных производств, влияющие не только на состав, но и компоновку оборудования. [3]

5.11 Автоматы розлива шампанского

Розлив шампанского, технологическая операция в производстве шампанского резервуарным методом, заключающаяся в наполнении бутылок готовым шампанским. Розлив шампанского осуществляется по уровню в новые шампанские бутылки (ГОСТ 10117-80) на специальных разливочных машинах в соответствии с требованиями ГОСТ 13918-68. После розлива шампанского высота уровня вина от верхнего края венчика бутылки должна составлять 5 см при температуре 20°С. Для того чтобы в результате розлива не ухудшились качество и типичные свойства шампанского из-за окисления компонентов вина и дешампанизации, при розливе шампанского необходимо соблюдать следующие технологические требования: постоянно поддерживать давление в разливочной машине не менее 200 кПа и температуру не выше -1°С; непосредственно перед заполнением бутылок удалять из них воздух путем вакуумирования или др. способами; исключить резкие динамического воздействия, колебания температуры и возникновение местных температурных градиентов; не допускать нарушения герметичности; исключить свободное падение и распад струи вина; направлять поток вина на внутреннюю поверхность стенок бутылки («шатровый розлив»); охлаждать бутылки перед розливом. При соблюдении этих требований вкус и букет шампанского после розлива не приобретают окисленных тонов и существенно не нарушается фазовое равновесие между отдельными формами диоксида углерода, сложившееся в результате шампанизации. После розлива шампанского бутылки немедленно герметически укупоривают специальными пробками, которые закрепляют с помощью мюзле и направляют на контрольную выдержку.

Разливочная машина, устройство для дозирования и розлива в бутылки вина, резервуарного шампанского и коньяка, а при изготовлении шампанского бутылочным методом - тиражной смеси. Разливочные машины классифицируются по: степени автоматизации - автоматические и полуавтоматические; способу розлива - гравитационные, изобарические (под постоянным давлением), вакуумные, сифонные; методу дозирования - «по уровню» и «по объему»; конструкции запорных устройств - клапанные, золотниковые, пробковые. Для розлива тихих вин и коньяков наиболее распространены автоматические гравитационные разливочные машины с дозировкой «по объему» и с клапанным запорным устройством. Для розлива резервуарного шампанского используют изобарические автоматические разливочные машины с дозировкой «по уровню» и золотниковым или клапанным запорным устройством. Принципиальная схема (рис.5.11.1) практически одинакова для всех разновидностей разливочных машин.



Рисунок 5.11.1 - Принципиальная схема разливочной машины [7]

Машины отличаются в основном числом и конструкцией разливочных приборов (дозаторов). От электродвигателя 1 через клиноременную передачу 2 и червячный редуктор 3, расположенные в нижней части станины, движение передается через пару зубчатых колес 4 на главный вал, от которого при помощи зубчатого колеса 5 приводится в действие вал загрузочной звездочки 7, а через зубчатое колесо 6 - вал разгрузочной звездочки 8. Зубчатое колесо 10, посаженное на вал звездочки 7, передает вращение звездочке-отсекателю 9, которая выполняет роль шагомера. На валу червячного вала редуктора имеется предохранительная фрикционная муфта. На входе и выходе машины имеются блокировочные устройства в виде шарнирных планок с пружинами, которые при падении или заклинивании бутылок нажимают на конечные выключатели и обесточивают машину. Жидкость поступает в расходный резервуар, снабженный указателем уровня и спускным краном, через трубопровод, на конце которого установлен поплавковый регулятор для поддержания постоянного уровня в расходном резервуаре. Дно резервуара представляет собой полый коллектор, через который жидкость поступает в разливочно-дозировочные устройства. Резервуар с поплавковым устройством и дозаторами установлен на телескопической стойке, при помощи которой производится их подъем или опускание в зависимости от высоты бутылки. Нижний конец стойки прикреплен к карусели, на которой соосно с дозаторами 15 смонтированы подъемные столики, снабженные роликами. Последние, обкатываясь по неподвижным копирам, укрепленным на станине автомата, перемещают столики вверх и вниз. Станина устанавливается на 4 регулируемых по высоте стойках (ножках). Пластинчатым транспортером бутылки подаются к отсекателю-шагомеру, который устанавливает их на равные расстояния. Звездочка 7 снимает бутылки с транспортера и подает их на подъемные столики. При движении карусели бутылки подаются к дозаторам и заполняются жидкостью. При опускании столиков запорные устройства закрываются, заполненные бутылки снимаются звездочкой 8 и подаются на транспортер. Производительность разливочных машин (бут/с) определяется по формуле Q = m*n, где m - количество дозаторов; п - частота вращения карусели (с^-1).

Разливочная изобарическая машина, разливочная машина для розлива вин, насыщенных углекислотой при избыточном давлении в дозаторе (расходном резервуаре) и в наполняемой таре. Так как давление в дозаторе и в бутылке одинаковое (0,4-0,5 МПа), истечение вина происходит под действием гравитационных сил. Машина может осуществлять розлив по уровню и по объему. Наиболее распространены машины с дозировкой по уровню. Они аналогичны машинам для розлива в гравитационных условиях и отличаются в основном конструкцией запорных устройств и разливочного прибора. Выполняют следующие операции: продувку порожней бутылки углекислым газом для вытеснения воздуха через дроссельный клапан, наполнение бутылки шампанским с вытеснением углекислого газа в расходный резервуар. Для предотвращения нагрева шампанского, приводящего к дешампанизации, машина должна обеспечить розлив вина при низкой температуре (-5°С). С этой целью расходный резервуар изолируется, а бутылки предварительно охлаждаются. В России используются машины фирмы «Зейц», «Ивеста» и др. Фирма «Зейц» выпускает автомат «Вента» для розлива шампанского производительностью от 2 до 8 тыс. бутылок в час. [3,7]

Рисунок 5.11.2 - Устройство и схема клапана автомата «Вента»: [7]

1 - газовый клапан; 2 - рычаг открывания винного клапана; 3 - дроссельный клапан; 4 - винный клапан; 5 - винт-регулятор; 6 -манжета; 7 - трубка для вытесняемого газа; 8 - центрирующий колокольчик; 9 - стержень управления газовым клапаном; 10 - возвратная пружина; 11 - пружина, открывающая клапан для подачи вина; 12 - вилкообразный рычаг

5.12 Укупорочные и мюзлевочные машины. Общие сведения

Выбор укупорочных средств обусловливается технологическими требованиями и экономическими соображениями.

Натуральная корковая пробка - наиболее удачный вид укупоривания бутылок с винами, в том числе и шампанским, она обеспечивает не только сохранение характеристик и качества вина, но и его естественное старение.

Натуральные корковые пробки цилиндрической формы изготавливаются из коры пробкового дерева. Сейчас натуральную корковую пробку используют в основном для укупоривания бутылок с марочными винами и винами, расфасованными в горячем состоянии.

Полиэтиленовые пробки различных форм, в том числе и комбинированные пробки-колпачки, изготовляются методом литья под давлением.

Металлические колпачки в виде кронен-пробок изготовляются из белой или лакированной жести или из алюминия толщиной от 0,23 до 0,31 мм (жестяные) или 0,3 мм (алюминиевые).

Кронен-пробками укупоривают бутылки с соками или, что чаще, напитками, содержащими диоксид углерода.

Большая номенклатура укупорочных материалов, используемых в пищевых производствах для укупоривания бутылок, требует применения различных видов укупорочных машин (или, по меньшей мере, укупорочных устройств).

По принципу укупоривания эти машины могут быть:

- ударно-забивными;

- ударно-обжимными;

- обжимными;

- обкатывающими;

- завинчивающими (предназначенными для укупоривания тары, например, ПЭТ-бутылок, завинчивающимися пробками; в винодельческой промышленности почти не применяются);

- напрессовывающими.

Обжимные машины можно, в свою очередь, разделить на машины с механическим обжимом и машины, в которых для обжима металлических колпачков используются электромагнитные импульсы.

По конструктивным признакам укупорочные машины делятся на одно позиционные (производительностью не более 3000 бут./ч) и многопозиционные. Последние, как правило, карусельного типа (кроме некоторых напрессовывающих, относящихся к линейным).

Несмотря на разнообразие укупорочных средств, укупорочные машины, особенно карусельные, имеют общие принципы построения кинематики и сходные по конструкции механизмы: станины, карусели с укупорочными устройствами и столиками, загрузочные и разгрузочные механизмы, делители потока бутылок, приводы, устройства для подачи укупорочных средств (бункера, пробководы, ориентирующие механизмы) и др.

Модуль всех укупорочных машин (многопозиционных) 35 мм, количество укупорочных устройств в них - 4, 6, 8, 10, 12.

По степени механизации труда операторов укупорочные машины бывают ручными (все операции, даже укупоривание, производят вручную); неавтоматического действия (с ручной подачей и съемом бутылок, эти машины малой производительности - до 1000 бут./ч) и автоматизированные (с механизированными подачей и отводом бутылок; как правило, это машины с большей производительностью).

Деление укупорочных машин по производительности, как и других машин, в определенной степени имеет условный характер.

Основные технические требования, предъявляемые к укупорочным машинам, сводятся к следующим:

1. Бесступенчатое регулирование производительности, особенно машин большой производительности.

2. Наличие световой или звуковой сигнализации о сокращении запаса укупорочных средств до минимально допустимого.

3. Наличие блокировок; «нет бутылки - нет пробки» и «заклинивание пробки - отключение привода».

Ресурс работы укупорочной машины до первого капитального ремонта должен составить не менее 6000 ч.

В последнее время имеет место тенденция объединения фасовочных и укупорочных машин. Там же описаны некоторые конструкции фасовочно-укупорочных агрегатов.

В зависимости от конкретных условий производства (производительности линии, вида укупорочных средств, оснащенности предприятия и пр.) в блоке с укупорочными машинами могут работать машины для изготовления алюминиевых колпачков (штамповочные машины), устройства для подачи пробок, дополнительные ориентирующие механизмы и др. Как правило, все они используются в линиях большой производительности.

При фасовании шампанского и вин, содержащих диоксид углерода, пробки во избежание выброса их из бутылок закрепляют проволочной уздечкой - мюзле. [3]

5.12.1 Укупорочный автомат

Автомат может быть предназначен для укупоривания как одним типом пробок, так и двумя - пятью видами на одном автомате. При необходимости, по индивидуальному заказу, производиться поставка укупорочных автоматов от 5 видов пробок и более.

Конструктивные особенности:

- Основание укупорочного автомата представляет собой сварную конструкцию, сверху покрытую листами из пищевой нержавеющей стали;

- Питатель для пробок вибрационного типа (вибробункер) изготовлен из нержавеющей стали;

- Канал спуска для колпачков, выполненный из нержавеющей стали, оснащен устройством индикации отсутствия колпачка на спуске, имеющий фотоэлемент в конце канала;

- Защитные устройства, блокирующие автомат в случае застрявания бутылки, предотвращают поломку оборудования;

- Электрическое устройство регулировки высоты подъема башни укупорочного автомата позволяет осуществлять быструю смену формата бутылки;

- Все основания и валы, установленные на платформе, а так же части, которые могут вступать в контакт с продуктом выполнены из нержавеющей стали;

- Автомат соответствует требованиям безопасности СЕ;

- Производительность от 3000 бут/час до 60000 бут/час (в зависимости от вида бутылок, типа пробок и количества укупорочных голов автомата.

Рисунок 5.12.1. - Укупорочный автомат ВРС/2: [7]

а- технологическая схема (1 - стол; 2 - рычаг; 3 - воздушный кран; 4 - трубка; 5 - направляющая; 6, 7 - копиры; 8 - карусель; 9 - приемник; 10 - воздушный цилиндр: 11 - отсекатель пробок); б - кинематическая схема (1, 7, 9, 10 - шестерни; 8 - червяк; 11-13 - валы)

На рис. 5.12.1 показаны технологическая и кинематическая схемы одного из вариантов автомата ВРС/2.

Технологическая схема (рис. 5.12.1, а) иллюстрирует работу автомата, а кинематическая (рис. 5.12.1, б) - систему привода отдельных механизмов. Укупорочная машина аналогичной конструкции входит в состав фасовочно-укупорочного агрегата ВРМ/1. [7]