Все потери виноматериалов и готового вина можно подразделить на три группы:
- Потери при хранении.
- Потери и отходы при технологической обработке.
- Потери, связанные с транспортировкой винопродукции.
Потери при храпении зависят от целого ряда факторов, из которых важнейшими являются: вид тары, состояние этой тары, место хранения, температура окружающего воздуха, влажность помещений, атмосферное давление, скорость воздуходвнження и химический состав (содержание спирта, сахара и т. д.) хранимой винопродукции.
Если в довоенном и послевоенном периодах удельный вес деревянной тары (бочек, бутов) составлял более 90 процентов, то в дальнейшем в связи с резким увеличением объема переработки винограда наращивание парка емкостей происходило в основном за счет крупных емкостей (железобетонных, бутовых, бутокирпичных амфор и металлических резервуаров).
Разницу в потерях при хранении винопродукции в разного вида емкостях и помещениях в зависимости от температуры можно проследить по утвержденным предельно допустимым нормам, прицеленным в таблице 291
Как видно из таблицы, наблюдается устойчивая зависимость: чем выше емкость тары при хранении, тем меньше потерн. А так как потери растут с повышением температуры хранения виноматериалов, они ниже в зимние месяцы и значительно выше в летние.
Хотя при хранении виноматериалов в крупных емкостях тоже наблюдается колебание потерь в зависимости от температурных условий, все же они значительно меньше, чем при хранении виноматериалов в бочках. Следовательно, для сокращения потерь при хранении винопродукции необходимо широко использовать в этих целях крупную тару, размещая ее в помещениях, где можно регулировать температурные условия. Этот процесс, осуществляющийся в винодельческой промышленности Молдавской ССР в последнее десятилетие, активно повлиял на ежегодное снижение потерь, что и подтверждается данными таблицы 31.
Таблица 29
Нормы потерь (объемные) при хранении и выдержке винопродукции в различных производственных условиях (% в год)
Таблица 30
Среднегодовые предельно допустимые потери в наземных помещениях в зависимости от видов тары и температуры хранения
Таблица 31
Среднегодовые потери при хранении винопродукции по предприятиям
Удельный вес крупных емкостей в общем балансе тары с 55 процентов в 1962 году возрос до 90 процентов в 1972 году: потери при хранении снизились на 356,6 тыс. дал по сравнению с уровнем 1962 года, а на 1973 год они были запланированы на 22,8 тыс. дал меньше фактически достигнутого за 1972 год уровня.
Помимо различий в уровне потерь при хранении винопродукции в сравниваемых видах тары, каждому виду емкости соответствует также свой уровень текущих и эксплуатационных затрат на единицу продукции. Поэтому только после расчетов сравнительной экономической эффективности, можно иметь полное представление о действительной эффективности того или иного вида тары.
Состав капитальных затрат и общая их величина в зависимости от вида емкостей в расчете на 1000 дал винопродукции приведены в таблице 32.
Таблица 32
Капитальные затраты при хранении винопродукции в различных емкостях (о руб·)
Как видно, по сравнению с использованием бочкотары применение эмалированных цистерн и дубовых бутов сопряжено с ростом удельных капитальных затрат. И только железобетонные амфоры в расчете на 1000 дал винопродукции дешевле.
По текущим затратам сравниваемые показатели выглядят совсем по-иному (табл. 33).
Таблица 33
Текущие затраты в разрезе калькуляционных статей при использовании различных емкостей (руб. на 1000 дал)
Таким образом, наибольшая величина текущих затрат имеет место при использовании для хранения винопродукции бочкотары, а наименьшая — при эксплуатации железобетонных амфор. Постатейное сопоставление затрат показало, что основные различия существуют по потерям и заработной плате.
Поскольку тенденция капитальных и текущих затрат в сравниваемых вариантах неодинакова, для определения наиболее эффективного варианта приводится расчет приведенных затрат.
Так как железобетонным амфорам соответствует наименьшая величина как капитальных, так и текущих затрат, естественно, что по этому виду емкостей сумма приведенных затрат минимальная. На втором месте — эмалированные цистерны и на третьем месте — дубовые буты. Однако при этом следует иметь в виду, что рассматриваемые емкости сравнимы только при хранении в них, например, ординарных вин. Если же речь идет о высококачественной марочной продукции, то железобетонные амфоры неприемлемы вообще. Бочки и дубовые буты, хотя и могут быть использованы, применяются все реже. Это объясняется, во-первых, трудностями их эксплуатации при современных объемах производства винопродукции, во-вторых, невозможностью комплексной механизации и автоматизации производственного процесса и организации потока. Массовое использование химических покрытий внутренней поверхности металлических емкостей в виноделии позволит значительно снизить удельные капитальные затраты при их эксплуатации.
Несмотря на высокую эффективность крупных железобетонных и металлических емкостей, в общем балансе тары по республике деревянная тара (бочки и буты) все еще составляет свыше 10 процентов.
В бутах и стационарной бочкотаре находятся на выдержке марочные виноматериалы и небольшие партии сортовых вин. Поскольку выдержка марочных виноматериалов в деревянной таре на первом году является пока еще обязательной, а объем производства марочной продукции будет значительно увеличиваться, представляется необходимым рассмотреть процессы, происходящие при выдержке, с тем, чтобы наметить пути сокращения потерь б этом виде тары. Тем более, что речь идет о самой дорогой винодельческой продукции.
Потери виноматериалов при хранении в деревянной таре происходят через неплотности и вследствие перемещения жидкости в клепках бочки (бута) и последующего испарения.
Согласно исследованиям А. В. Лыкова [67] и В. А. Баженова [17], древесина относится к коллоидным капиллярно-пористым телам, в которых перемещение жидкости обусловлено как диффузно-осмотическими, так и капиллярными силами, причем в радиальном направлении жидкость продвигается вследствие диффузии, а в торцовом направлении (вдоль волокна) — за счет капиллярных сил.
Проницаемость вдоль волокон в 2,5 раза выше, чем в тангенциальном направлении. Перемещение жидкости и пара в древесине под действием диффузионно-осмотических и капиллярных сил попадает, по данным И. М. Скурнхнна [28], под закон Фика, выражающийся формулой:
где:
Т — количество влаги, проходящей через поперечное сечение образца в единицу времени;
х—толщина образца клепки;
В — влажность клепки;
Д — коэффициент влагопроводимости.
Из закона Фика вытекает, что скорость перемещения жидкости или пара прямо пропорциональна градиенту влажности клепки. Внутренние слои клепки, соприкасающиеся с виноматериалом, имеют влажность порядка 100 процентов, наружные слои — в зависимости от температуры, относительной влажности, скорости испарения и других факторов — до 30 процентов. В результате вино перемещается к наружной поверхности клепки.
В общем случае капиллярное перемещение вина в торцовом направлении происходит по уравнению Пуазейля:
где:
V — скорость передвижения вина;
η — вязкость вина;
Р — давление;
r—средний радиус капилляров;
l — средняя длина капилляров;
и — число действующих капилляров
Число действующих в клепке капилляров неопределенно к отчасти зависит от давления. В древесине есть такие капилляры, где действующее давление недостаточно для преодоления поверхностного натяжения в них. Но при увеличении давления они могут открыться. Кроме того, капилляры в старых бочках, бывших под вином, выключаются, так как заполняются экстрактивными веществами вина, что, очевидно, является одной из причин меньших потерь.
Скорость перемещения вина находится в обратной зависимости от вязкости. Это одна из основных причин того, почему в крепких и десертных винах, обладающих повышенной вязкостью, потери, как правило, всегда ниже, чем в столовых винах.
Скорость капиллярного перемещения вина прямо пропорциональна давлению. Действительно, в практике винодельческого производства большие течи часто наблюдаются весной, когда повышается температура и вино расширяется, а бочки плотно закрыты шпунтами. При этом поверхность торцов бочек, особенно- в нижней части, бывает даже влажной. Поэтому для уменьшения потерь вина при повышении температуры, шпунты в бочках следует несколько приоткрыть.
Из практики известно, что испаряемость разных жидкостей неодинакова. Так, спирт более летуч, чем вино, вино более летуче, чем вода, а эфир более летуч, чем спирт. Это объясняется тем, что давление насыщенного пара воды при 20°С равно только 17,5 мм рт. столба; спирта — 43,6, а эфира — 440 мм рт. столба.
Однако действительная картина испарения жидкости в замкнутом пространстве, каковым является хранилище вин, оказывается значительно сложнее.
Физически процесс испарения жидкости состоит из парообразования и диффузии пара через пограничный слой. Скорость испарения определяется скоростью диффузии. Для веществ с молекулярным весом больше, чем эффективный молекулярный вес воздуха, конвективные токи направлены вниз, тогда как для веществ, имеющих меньший молекулярный вес (вода), — вверх. Наличие конвективных токов заметно ускоряет испарение.
Скорость испарения вина с поверхности дубовой клепки может быть выражена формулой, аналогичной закону Дальтона:
V'=Во(Pм — Pв) 760/Pб,
где:
V — скорость испарения вина с единицы поверхности в единицу времени;
Рм —давление насыщенного пара в зоне испарения при температуре испаряющейся жидкости;
Рб — барометрическое давление;
Рв — парциальное давление пара в воздухе;
Во — коэффициент испарения, зависящий от природы пара, скорости движения воздуха и величины зоны испарения.
Для решения вопроса о снижении потерь в процессе хранения вина необходимо более дифференцированно подойти к причинам, их вызывающим.
В действительности, после залива вина в бочки и при дальнейшем его хранении потеря вина происходит по двум каналам: испарение и впитывание древесиной.
При испарении вина из бочки или бута стенки-клепки являются преградой на пути контакта вина с окружающей атмосферой; этот контакт, а следовательно, и испарение происходят по наиболее открытым местам бочки: порам клепки, сквозным щелям между клепками в стыках их соединения и шпунтовым отверстиям.
По данным проф. В. Н. Фисейского [24], обшая длина щелей в боковых стенках и днищах бочки емкостью 36 дал равна около 29 м, то есть на 1 дал емкости такой бочки приходится 0,8 м щелей. Чем меньше бочка, тем больше щелей приходится на 1 дал емкости и наоборот.
Вино, проникая в щели по законам капиллярности, на определенной высоте испаряется. О количественном соотношении испарения через поры клепки, включая вышеуказанные щели, и через шпунтовое отверстие можно судить по аналогичным данным проникновения кислорода в вино, приведенным М. А. Герасимовым [96] и А. М. Шумаковым [52], из которых следует, что кислород попадает в вино в следующих соотношениях: через шпунтовое отверстие — 51,4 процента, через поры клепок — 8,6 процента и при переливках — 40 процентов.
Рассматривая процесс проникновения кислорода и процесс испарения как процессы, связанные с определенными поверхностями контакта вина с окружающей атмосферой, заключаем, что испарение через шпунтовое отверстие примерно в шесть раз больше, чем через поры клепки.
Объясняется это явление следующим:
- При передвижении и испарении вина в порах клепки улетучиваются только растворители — вода и спирт, а сухие вещества отлагаются и в определенный момент затрудняют или совсем прекращают испарение.
- В бочках при выдержке отлагается по поверхности винный камень, который даже при незначительной своей толщине герметизирует поры.
- В связи с тем что вино является жидкостью, смачивающей стенки капилляров, поверхность вина в капилляре будет вогнутой и на молекулы пара, находящиеся над вогнутой поверхностью, будет действовать большая сила, чем над плоской и выпуклой поверхностями.
Следовательно, насыщенный пар над поверхностью вина в капилляре будет находиться в динамическом равновесии с жидкостью, то есть количество молекул, покидающих поверхность жидкости, равно количеству молекул, попадающих на поверхность жидкости из окружающего насыщенного пара [67].
В то же время следующие причины обусловливают большее испарение через шпунтовое отверстие:
- Часто наблюдаемое явление неплотного прилегания шпунта из-за овальности или неровности отверстия.
- В шпунтовом отверстии волокна древесины перерезаны поперек, что при вставленном шпунте создает макропоры, по которым идет испарение с открытого зеркала жидкости под шпунтом.
- При испарении с открытой поверхности скорость испарения больше, чем их капилляров, так как для этого процесса необходима скрытая теплота испарения, которая идет за счет дополнительного притока тепла.
В случае испарения с открытой поверхности тепло поступает от массы жидкости, в то время как при капиллярном испарении — от древесины.
Но поскольку коэффициент теплопроводности вина больше, чем дерева, следовательно, и скорость испарения с открытой поверхности будет больше. Опыты по установлению фактических потерь при выдержке вина в доливаемых бочках и в бочках с герметизированными шпунтовыми отверстиями подтверждают вышеуказанное положение. Данные годичных исследований, проведенных на Сорокском винзаводе, показывают, что в доливаемых бочках годовые потерн составляли: 2,87—3,43 процента; в бочках, установленных шпунтом набок, соответственно — 1,87—2,3 процента; а в бочках с запарафинированными шпунтами 1,69—2,04 процента.
На испарение вина из бочек влияют также параметры окружающего воздуха. Несомненно, что с повышением температуры потерн от испарения увеличиваются. Происходит это потому, что при повышении температуры коэффициент влагопроводности капиллярно-пористых тел (древесины) значительно увеличивается.
Влажность воздуха влияет и на испарение вина, однако существующее до сих пор мнение, что при полном насыщении воздуха водяными парами (100% относительной влажности) вино не будет испаряться, вполне обоснованно опровергает И. А. Труб (59].
Действительно, интенсивность испарения обусловливается разностью давлений паров над поверхностью испарения и в окружающем воздухе. Так как парциальное давление насыщенных водно-спиртовых паров выше давления водяных паров, насыщающих воздух при той же температуре, то, очевидно, что вино будет испаряться и в насыщенном водяными парами воздухе, причем будут испаряться оба компонента: вода и спирт.
С увеличением скорости воздухообмена испарение усиливается. Поэтому в помещениях, где воздухообмен ограничен, потери вина всегда ниже.
Степень усушки главным образом зависит от коэффициента, определяющего отношение внутренней поверхности тары к ее емкости.
Влияние коэффициента, а следовательно, и потери находятся в обратно пропорциональной зависимости от емкости бочек.
Расчетные коэффициенты в зависимости от площади внутренней поверхности и литража бочек (бутов) приведены в таблице 34.
Таблица 34
Изменение величины площади внутренней поверхности бочек (бутов) и зависимости от литража
На величину завеса бочек — впитывание вина дубовой клепкой — влияет количество капилляров, приходящихся на единицу поверхности. В тангенциально-пиленой клепке на единицу поверхности приходится значительно больше пор, чем в радиально-колотой, что и обусловливает увеличение завеса тары, изготовленной из пиленой клепки.
На величину завеса тары, как и на усушку вина, влияет удельная поверхность бочек, то есть отношение внутренней поверхности бочки к ее объему.
На величину впитывания значительно влияет температура. С повышением температуры воздуха коэффициент влагопроводности увеличивается. Этим и объясняются завышенные потери на впитывание при хранении в помещениях с высокой температурой.
Большой теоретический и практический интерес представляет динамика завеса бочек, залитых различными типами вин. Здесь наблюдается довольно четкая зависимость сроков насыщения клепки вином от типа вина. Так, бочки с десертным вином приходят к постоянному весу спустя 3,5-4 месяца, с крепким — спустя 4-5 месяцев, а с сухим вином — через полгода и более.
Из вышеизложенного можно заключить, что потери определяются физическими законами испарения и влагоперемещения. Они будут увеличиваться с повышением температуры, увеличением разности парциальных давлений водно-спиртовых паров в воздухе и поверхностном слое бочки, с возрастанием скорости воздухообмена, уменьшением барометрического давления в месте хранения. Потери будут уменьшаться с повышением экстрактивности виноматериалов.
При изыскании путей снижения потерь во время хранения винопродукции в дубовой таре следует руководствоваться мероприятиями, ни в коей мере не вредящими технологии и качеству продукции.
Потери и другие виды затрат на марочные виноматериалы находятся в пропорциональной зависимости от сроков выдержки.
Соблюдение оптимальных сроков выдержки, недопущение «передержек» виноматериалов значительно сокращают величину потерь. Неувязка плана реализации с планом производства влечет за собой значительное повышение себестоимости марочных виноматериалов. При этом значительного улучшения качества, которое компенсировало бы потерн, не наблюдается.
При анализе работы крупнейшего в Молдавии Криковского ви- «охранилища (около 1 миллиона дал среднегодового хранения) был сделан вывод, что «передержка» виноматериалов составляет в среднем 3,5 месяца, или на 112—13 процентов превышает оптимальные сроки хранения. Иными словами, расходы на выдержку неоправданно увеличиваются на значительные суммы.
Вместе с тем необходимо решительно отказаться от таких мероприятий, как искусственное повышение влажности хранилищ, полив бочек и т. д.
Условия влажности и температуры диктуются технологическими соображениями и всякое искусственное увеличение влажности приводит к появлению плесени и заражению вина.
Увлажнение бочек на открытом воздухе не дает желаемых результатов и приводит только к преждевременному износу тары.
Попытки уменьшить нагрев бочек, находящихся на открытом воздухе, путем их побелки незначительно снижают скорость прогрева, не отражаясь на конечном эффекте.
При хранении бочек на открытом воздухе целесообразнее всего строить навесы, защищающие их от прямых лучей солнца, а также от переменного влияния атмосферных осадков и солнца, пагубно отражающихся на качестве виноматериалов и клепки. Хранение бочек «шпунтами набок» связано с рядом больших неудобств и трудоемкостью работ при установке бочек в яруса. При парафинировании шпунтов с заливом шпунтовых отверстий парафином или сургучом эффект тот же, что и при установке бочек «шпунтом набок».
Использование тары, изготовленной из рыхлой клепки, вызывает большие сверхнормативные потери, а потому такую тару следует парафинировать, для чего предварительно обработанную тару высушивают и нагревают до 65—70° С в спецкамере. При этом поры клепки расширяются и впитывают расплавленный горячий парафин. При охлаждении бочек поры дерева сжимаются и закрываются парафином как пленкой. При хранении в парафинированной таре потери вина уменьшаются на 25—30 процентов. Парафинирование значительно уменьшает потери на завес тары (впитывание в клепку), поэтому транспортную тару во избежание больших потерь необходимо повсеместно парафинировать.
При хранении виноматериалов в бочкотаре, кроме значительного увеличения потерь по сравнению с выдержкой в железобетонных амфорах и металлических цистернах, увеличиваются еще и расходы по таре.
Потери, существующие при хранении виноматериалов в крупных емкостях, можно было бы сократить еще больше, если бы весь парк железобетонных амфор находился в помещениях.
Так, одни только нормативные потери виноматериалов в железобетонных амфорах, хранящихся в наземных помещениях, по сравнению с потерями в амфорах, находящихся на открытом воздухе, снижаются более чем на 27 процентов. Кроме того, заполненные виноматериалом сборные, монолитные железобетонные, а также бутовые и бутокирпичные амфоры, находящиеся на открытом воздухе, под действием атмосферных осадков и резких колебаний температуры деформируются, в них образуются течи, в результате чего значительно увеличиваются потерн. Из года в год такие емкости требуют дополнительных средств на ремонт.
Преимущества крупных емкостей по сравнению с бочкотарой сводятся не только к значительному сокращению потерь при хранении, но и к большой экономии трудозатрат по уходу за виноматериалами, особенно при доливках. Предотвратить появление плесени: в столовых виноматериалах, хранящихся в крупных емкостях, несравненно легче, чем в виноматериалах, находящихся в бочкотаре.
