Технология брожения сусла в резервуарах вместимостью 15-50 тыс. дал - Брожение виноградного сусла

Оглавление
Брожение виноградного сусла
Теплообмен при производстве белых сухих виноматериалов
Режимы брожения в резервуарах вместимостью 15—50 тыс. дал
Технология брожения сусла в резервуарах вместимостью 15-50 тыс. дал
Производственная проверка и внедрение аппаратурно-технологических схем
Влияние режимов и некоторых веществ на накопление основных вторичных ароматических компонентов при брожении
Особенности образования некоторых вторичных ароматических веществ при брожении

Брожение виноградного сусла в резервуарах большой вместимости имеет ряд технологических преимуществ по сравнению с существующими способами: высокая производительность, малооперационность. Однако решающее значение для дальнейшего широкого внедрения этой технологии имеет ее экономическая эффективность.
Технико-экономическое обоснование применения в промышленности сверхкрупных бродильных резервуаров предполагает выбор их оптимального объема, определение необходимого количества емкостей в зависимости от уровня специализации и концентрации производства. Объем бродильных резервуаров зависит от мощности заводов (уровень концентрации производства), количества основных сортов винограда в сырьевой зоне (уровень специализации производства), количества наименований виноматериалов, вырабатываемых из одного сорта винограда, и коэффициента оборачиваемости резервуаров. Специализация и концентрация виноградных насаждений и увеличение мощности заводов первичного виноделия предполагают наличие в сырьевой зоне предприятия 4—6 основных сортов винограда и выработку из каждого сорта 2—3 наименований виноматериалов.
Объем резервуаров для сбраживания белых сухих виноматериалов ориентировочно можно определить по формуле:
где Р- мощность завода по переработке, винограда в сезон, тонн;
60 — количество сусла, используемого для приготовления белых сухих виноматериалов, дал/тонн;
Κ1 — коэффициент заполнения резервуара, принимается равным 0,7 при периодическом способе брожения и 1,0 — при поточно-доливном способе брожения;
К2 — коэффициент оборачиваемости резервуаров, принимается равным 4 при периодическом способе брожения и 1 — при поточно-доливном способе брожения, так как в этом случае бродильные резервуары в дальнейшем используются для хранения виноматериалов;
С — количество основных сортов винограда;
В — количество наименований виноматериалов, вырабатываемых из одного сорта винограда.

По формуле (10) составлена таблица объемов бродильных резервуаров для заводов различной мощности при использовании периодического и поточно-доливного способов брожения (табл. 15). Предполагается, что из одного сорта винограда вырабатывается два вида виноматериалов, например столовые и шампанские.
При существующем сортовом составе виноградных насаждений, включающем 8—12 основных сортов, применение периодического способа брожения в металлических резервуарах вместимостью более 15 тыс. дал целесообразно на заводах мощностью более 10 тыс. тонн винограда в сезон для 8 сортов и на заводах мощностью более 20 тыс. тонн винограда в сезон для 12 сортов. Применение поточно-доливного способа брожения в металлических резервуарах вместимостью более 15 тыс. дал рекомендуется на заводах мощностью 10 тыс. тонн и более винограда в сезон.

Таблица 15
Объем бродильных резервуаров для заводов
по переработке винограда различной мощности (тыс. дал)


Способ брожения

Количество основных сортов винограда

Мощность предприятий в сезон, тыс. тонн

10

20

30

40

50

60

80

100

150

200

Периодический

4

27

53

80

105

133

160

212

268

382

535

8

12

27

41

53

68

80

107

135

192

268

12

8

19

27

35

45

53

72

90

127

178

Поточно- доливной

4

75

150

225

300

375

450

600

750

1125

1500

8

38

75

113

150

188

225

300

375

563

750

12

25

50

75

100

125

150

200

250

375

500

На основе ориентировочного расчета подобраны металлические резервуары, выпускаемые промышленностью (табл. 16), которые по вместимости равны указанным в таблице 15 или меньше их. Необходимое количество бродильных резервуаров для заводов первичного виноделия различной мощности можно определить по формуле:

(11)
где V2 — объем типовых резервуаров, тыс. дал. Остальные обозначения те же, что и в формуле (10).
Для определения эффективного применения технологии брожения сусла в резервуарах большой вместимости составлена таблица основных технико-экономических показателей различных способов брожения (табл. 17). Приведенные данные показывают, что схемы брожения с использованием резервуаров вместимостью 50—100 тыс. дал значительно превосходят по производительности установки непрерывного сбраживания БА-1 и ВБУ-4н. Таблица 16

Количество типовых бродильных резервуаров для заводов по переработке винограда (в числителе) и их объемы (в знаменателе) (тыс. дал)

Таблица 17
Технико-экономические показатели различных способов брожения

Удельная металлоемкость линии брожения периодическим способом в резервуарах вместимостью 15-100 тыс. дал меньше, чем установки непрерывного сбраживания и линий брожения поточно-доливным способом. Удельная поверхность металлических резервуаров вместимостью 15—100 тыс. дал в 2—5 раз меньше удельной поверхности установок непрерывного сбраживания, что позволяет в несколько раз уменьшить себестоимость защитных покрытий, однако удельный расход холода увеличивается значительно. Следует отметить, что расход холода при поточно-доливном способе брожения вследствие увеличения продолжительности процесса в 3—4 раза по сравнению с периодическим способом уменьшается в 2—3 раза и позволяет экономить искусственный холод.
Рассматривая в целом технико-экономические показатели способов брожения, можно отметить, что применение металлических резервуаров большой вместимости экономически оправданно, особенно для схем брожения периодическим способом в резервуарах вместимостью более 50 тыс. дал.
На основе разработанных режимов брожения сусла предложено 5 основных аппаратурно-технологических схем брожения поточно-доливным и периодическим способами (рис. 7).
Удельная металлоемкость линии брожения периодическим способом в резервуарах вместимостью 15-100 тыс. дал меньше, чем установки непрерывного сбраживания и линий брожения поточно-доливным способом.
По первой аппаратурно-технологической схеме брожение проводится поточно-доливным способом без применения искусственного холода. Сусло-самотек из сусло сборника 11 сульфитируется до 50 мг/л и насосом 9 подается в отстойник 13, где осветляется в течение 18— 21 часов при температуре 18—20°С. Отстоенное сусло подается в сверхкрупный резервуар 15 па брожение. Первоначально подается отстоенное сусло в количестве 15—20% объема резервуара и разводка чистых культур дрожжей в количестве 2—4% объема введенного сусла. Когда содержание остаточного сахара снижается до 10—20 г/л, на брожение подается ежесуточно отстоенное сусло в количестве 10—16% объема бродящего сусла в зависимости от среднесуточной температуры воздуха и сахаристости сусла. Основное брожение продолжается в течение 10—15 суток при температуре 24—26°С. После заполнения резервуара на 90% последние ежесуточные порции сусла уменьшаются до 4—6% объема бродящего сусла. После прекращения брожения виноматериал обрабатывается по существующим технологическим схемам.


Рис. 7. Аппаратурно-технологические схемы приготовления белых сухих виноматериалов в металлических резервуарах вместимостью 15—50 тыс. дал: А — брожение поточно-доливным способом без применения холода; Б — брожение поточно-доливным способом при температуре 24—26°С с одноступенчатым предварительным охлаждением сусла; В — брожение поточно-доливным способом при температуре 18—20°С с двуступенчатым предварительным охлаждением сусла; Г — брожение периодическим способом при постоянной температуре; Д — брожение периодическим способом при переменной температуре:
1 — контейнер виноградный; 2 — приемный бункер; 3 — валковая дробилка- гребнеотделитель; 4 — транспортер для гребней; 5 — мезговой насос; 6 — шнековой стекатель; 7 — пресс шнековой; 8 — транспортер для выжимки; 9 — насос поршневой; 10 — сборник для мезги; 11—сборник для сусла-самотека; 12 — сборник для сусла прессовых фракций; 13 — отстойник; 14 — насос центробежный; 15 — охладитель; 16 — бродильный резервуар.

Удельная металлоемкость линии брожения периодическим способом  в резервуарах вместимостью 15-100 тыс. дал меньше, чем установки непрерывного сбраживания и линий брожения поточно-доливным способом с применением искусственного холода. Сусло-самотек из суслосборника 11 сульфитируется до 50 мг/л и насосом 9 подается в охладитель 15, где охлаждается до температуры 10—12°С, осветляется в течение 10—12 часов. Отстоенное сусло подается в сверхкрупный резервуар на брожение. Первоначально подается отстоенное сусло в количестве 15—20% общего объема резервуара и разводка ЧКД в количестве 2—4% объема введенного сусла. После сбраживания бродильной смеси до содержания остаточного сахара 10—20 г/л на брожение ежесуточно подается отстоенное сусло с температурой 10—12°С в количестве 12—28% объема бродящего сусла в зависимости от среднесуточной температуры воздуха и сахаристости сусла. Брожение продолжается в течение 6—12 суток при температуре 24— 26°С. После заполнения резервуаров на 90% последние ежесуточные порции сусла уменьшаются до 4—6% объема бродящего сусла. По окончании брожения виноматериал обрабатывается по существующим технологическим схемам.
Брожение по третьей схеме проводится так же, как и по второй, только после отстаивания сусло охлаждается в охладителе до температуры 1—9°С в зависимости от среднесуточной температуры воздуха и сахаристости сусла.
Аппаратурно-технологические схемы, не предусматривающие применение искусственного холода, являются самыми простыми в аппаратурном оформлении, однако они не могут быть применены в районах со среднесуточной температурой воздуха в сезон виноделия выше 18°С. Для ординарных столовых и коньячных виноматериалов, очевидно, целесообразной является схема брожения в сверхкрупных резервуарах при 24—26°С, так как для одинаковой производительности количество охладителей уменьшается в 1,6 раза.
По четвертой схеме брожение проводится периодическим способом при постоянной температуре с применением искусственного холода. Сусло-самотек из сусло сборника  11 сульфитируется до 50 мг/л; насосом 9 подается в отстойник, где осветляется в течение 18—24 часов при температуре 18—20°С. Отстоенное сусло подается насосом в бродильный резервуар на брожение. Поддержание температуры брожения на заданном уровне осуществляется периодической циркуляцией бродящего сусла через охладитель с помощью центробежного насоса.
Брожение по пятой схеме проводится периодическим способом при переменной температуре с предварительным охлаждением сусла, поступающего в бродильный резервуар. Сусло-самотек из сусло сборника 11 сульфитируется до 50 мг/л и насосом 9 подается в охладитель, где охлаждается до температуры 10—12°С, осветляется в течение 10—12 часов. Отстоенное сусло с температурой 12—14°С подается насосом в бродильный резервуар на брожение в количестве 60% его вместимости. Одновременно в резервуар подается разводка ЧКД с температурой 16—18°С и сахаристостью 20—40 г/л в количестве 8—10% объема бродящей смеси. Начальная температура брожения должна быть 12—14°С, а сахаристость бродящей смеси—140—160 г/л. Брожение сусла протекает с возрастающей скоростью, и ожидаемая конечная температура брожения не должна превышать 24—26°С. По данной аппаратурно-технологической схеме можно сбраживать сусло только в металлических резервуарах вместимостью до 50 тыс. дал.
В качестве хладоагента в охладителях для предложенных аппаратурно-технологических схем рекомендуется использовать охлажденную воду с температурой 2—4°С на входе и 8—10°С на выходе из охладителя типа ВХБ. Можно использовать и рассол, но поверхность охладителей, соприкасающуюся с суслом, необходимо периодически промывать содовым раствором для удаления осадка винного камня. Четвертая аппаратурнотехнологическая схема брожения позволяет полностью автоматизировать процесс.
Устройство автоматического регулирования температуры брожения сусла (рис. 8) состоит из следующих элементов: датчика температуры ТСМ-Х, полупроводникового пропорционального терморегулятора типа ПТР-П-04 и исполнительных механизмов.


Рис. 8. Функциональная схема автоматизации регулирования температуры брожения в крупных металлических резервуарах:
1 — соленоидный вентиль; 2 — охладитель; 3 — магнитный пускатель; 4 — полупроводниковый пропорциональный терморегулятор ПТР-П-04; 5 — бродильный резервуар; 6 — центробежный насос; 7 — датчик температуры тсм-х.

При увеличении температуры сусла на 0,5°С выше заданной с ТСМ-Х поступает сигнал на ПТР-П-04, который усиливается и подается в обмотку управления магнитного пускателя, включающего насос, перекачивающий бродящее сусло через охладитель типа ВХБ. При охлаждении сусла на 0,5°С ниже заданной температуры исполнительные механизмы отключаются и возвращаются в исходное положение.
Учитывая то, что температура бродящего сусла в центре резервуара на 2—3°С выше, чем у его стенок, на шкале терморегулятора ПТР-П-04 следует устанавливать пределы регулирования температуры с учетом этой разности. Если датчик температуры установлен в геометрическом центре бродящей массы, такая необходимость отпадает.
Аппаратурно-технологические схемы брожения поточно-доливным способом позволяют использовать резервуары, предназначенные для хранения виноматериалов. Они не сложны и могут быть скомпонованы из существующего на предприятиях оборудования, где имеются металлические резервуары вместимостью 15—50 тыс. дал. Недостатком схем брожения поточно-доливным способом является переменная производительность, что затрудняет их использование в существующих поточных линиях переработки винограда и приготовления виноматериалов.

Автоматизация процесса брожения поточно-доливным способом очень сложна, так как необходимо регулировать температуру брожения, содержание сахара в бродящем сусле, температуру и объем сусла, поступающего на брожение.
Автоматизация процесса брожения периодическим способом в сверхкрупных металлических резервуарах осуществляется очень просто с помощью существующих серийно выпускаемых приборов. Однако верхний предел температуры брожения, устанавливаемый на шкале терморегулятора, следует подбирать очень тщательно, так как скорость сбраживания зависит не только от температуры брожения, но и от расы дрожжей, содержания взвесей в сусле, азотистых веществ и витаминов.
Периодический способ брожения с использованием индивидуальных охладителей позволяет полностью автоматизировать процесс, эффективно использовать бродильные резервуары, производственную площадь и может быть использован при создании поточных схем производства белых и красных столовых, шампанских и коньячных виноматериалов.
Так, при производстве красных столовых виноматериалов с экстракцией красящих и дубильных веществ путем нагревания мезги и последующим сбраживанием сусла по белому способу могут быть использованы аппаратурно-технологические схемы брожения периодическим способом. Сусло, поступающее со стекателей с температурой 30—40°С, в бродильных резервуарах охлаждают до 14—18°С и сбраживают периодическим способом с регулированием температуры брожения.
Для всех описанных аппаратурно-технологических схем брожения сусла обязательно применение разводки чистых культур дрожжей в количестве 10% от первой порции заливаемого сусла для поточно-доливного способа брожения и 2—4% для периодического способа брожения.



 
< Комбайновая уборка винограда и особенности технологии первичного виноделия   Биологическое кислотопонижение виноградного сусла и вина >
Искать по сайту:
или внутренним поиском:

Translator

Наверх