Глава 10. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ ХОЗЯЙСТВО ВИНОДЕЛЬЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ.
Шольц-Куликов Е. П., доктор технических наук, профессор
Теплофизические процессы в виноделии охватывают нагревание, охлаждение, конденсацию и выпаривание.
Глубокое и разностороннее воздействие на течение основных процессов виноделия, на изменение состава, свойств и качества продуктов виноделия оказывает термообработка. Тепловую обработку мезги с последующим охлаждением, подбраживанием и спиртованием сусла при получении красных десертных вин или сбраживанием насухо при получении красных сухих вин называют термовинификацией. Кратковременное нагревание виноматериалов при температуре от 55°С до 70°С является пастеризацией, а длительная тепловая обработка крепких вин с дозированием кислорода составляется суть процессов мадеризации и портвейнизации, при которых создается тип вина мадеры и портвейна.
Получение коньячного спирта связано с нагреванием коньячных виноматериалов до кипения с последующей конденсацией спиртовых паров. Таким же путем по упрошенной схеме получают обычный виноградный спирт, используя простые виноматериалы, утилизируя сброженные отходы виноделия.
Искусственное охлаждение применяют при отстаивании виноградного сусла до температуры 10— 14°С, для снижения его температуры при брожении, а также в наземных винохранилищах для кондиционирования воздуха в жаркое время года. Широко применяют также обработку вин холодом, которая необходима для предупреждения кристаллических и коллоидных помутнений и придания вину длительной стабильности к помутнениям.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ.
Температура.
В Международной системе единиц (СИ) с 1980 г. вместо стоградусной шкалы Цельсия принята единая термодинамическая шкала Кельвина. Обозначается она символом Т и выражается в кельвинах (К).
Наряду с температурой Кельвина допускается термодинамическая температура Цельсия, которая обозначается символом t и выражается в градусах Цельсия (°C).
Соотношение между температурами
Количество теплоты Q.
Внесистемной единицей количества теплоты является калория, практически равная количеству тепла, необходимого для нагревания 1 кг воды от 19,5 до 20,5°С при нормальном атмосферном давлении. Единица измерения — ккал. В настоящее время рекомендовано применять в качестве единицы количества теплоты джоуль. При этом 1 кал = 4,1868 Дж, а Дж = кг-м2/с2.
Теплоемкость С.
Количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, чтобы повысить его температуру на ГС при постоянном давлении. Единица измерения — ккал/(кг·°C).
Таблица 1. ТЕПЛОЕМКОСТЬ ВИНОГРАДНОГО СУСЛА (СОКА) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ И МАССОВОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ОБЩЕГО ЭКСТРАКТА
(по В. А. Субботину)
Таблица 2. ТЕПЛОЕМКОСТЬ ВИНОМАТЕРИАЛОВ И ВИН В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКСТРАКТА, ОБЪЕМНОЙ ДОЛИ СПИРТА И ТЕМПЕРАТУРЫ
(по В. А Субботину)
Массовая концентрация общего экстракта, г/100 см | Теплоемкость, ккал/(кг С) при температуре С | ||||
0 | 20 | 40 | 60 | 80 | |
|
| Объемная доля спирта 10% |
| ||
5 | 0,93 | 0,92 | 0,93 | 0,93 | 0,94 |
10 | 0,90 | 0,90 | 0,90 | 0,90 | 0,91 |
15 | 0,87 | 0,87 | 0,87 | 0,88 | 0,89 |
20 | 0,84 | 0,84 | 0,85 | 0,85 | 0,86 |
25 | 0,82 | 0,82 | 0,82 | 0,83 | 0,84 |
30 | 0,79 | 0,79 | 0,80 | 0,80 | 0,81 |
|
| Объемная доля спирта 15% |
| ||
5 | 0,90 | 0,90 | 0,90 | 0,91 | 0,92 |
10 | 0,87 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,90 |
15 | 0,84 | 0,84 | 0,85 | 0,86 | 0,87 |
20 | 0,82 | 0,82 | 0,82 | 0,83 | 0,84 |
25 | 0,79 | 0,79 | 0,80 | 0.81 | 0,82 |
30 | 0,77 | 0,77 | 0,77 | 0,78 | 0,79 |
|
| Объемная доля спирта 20% |
| ||
5 | 0,87 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,91 |
10 | 0,84 | 0,84 | 0.85 | 0,86 | 0,88 |
15 | 0,81 | 0,82 | 0,82 | 0,84 | 0,85 |
20 | 0,79 | 0,79 | 0,80 | 0,81 | 0,89 |
25 | 0,76 | 0,77 | 0,77 | 0,78 | 0,80 |
30 | 0,74 | 0,74 | 0,75 | 0,76 | 0.78 |
Плотность Р. Важнейший физический показатель виноматериалов и вин, который зависит от температуры и концентрации компонентов.
Таблица 3. ПЛОТНОСТЬ И ТЕПЛОЕМКОСТЬ СУХИХ И КРЕПЛЕНЫХ ВИН В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.
Теплопроводность
Теплопроводность (коэффициент теплопроводности) — количество теплоты в килокалориях, которое проходит за 1 ч через 1 м2 однородной стенки при толщине ее в 1 м и при разности температур на ограничивающих ее поверхностях в ГС. Единица измерения — ккал/ (м · ч · °C).
С повышением температуры λ повышается, а с повышением экстрактивных веществ и объемной доли спирта — понижается. В СИ единица измерения теплопроводности материалов выражается в Вт/(м · К).
Таблица 4. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ВИНОДЕЛИИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ.
Коэффициент теплопередачи К — количество теплоты, переходящей от одной среды к другой через площадь 1 м2 в час при разности температуру ГС. Единица измерения — ккал/(м2·ч °C).
где а1 и а2 - коэффициенты теплоотдачи;
λ — коэффициент теплопроводности;
δ — толщина стенки, м.
Справочные сведения для наиболее часто встречающихся в виноделии случаев теплопередачи приведены в таблице 5.
Таблица 5. ПРИБЛИЖЕННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ К ЧЕРЕЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТЕНКИ.
