Технология вина - Г. Троост - Осветление при помощи центрифуги

ОСВЕТЛЕНИЕ ПРИ ПОМОЩИ ЦЕНТРИФУГИ (СЕПАРАТОРА)
Сепарирование, т. е. отделение мути при помощи центробежной силы, в последнее время нашло применение и в виноделии. Это связано, во-первых, с тем, что современные центрифуги являются очень мощными аппаратами и работают в закрытой системе, во-вторых, с тем, что сок может быть предварительно сильно осветлен и применение центрифуги для этого может быть выгодно; в-третьих, осветление молодых вин, т. е. вин с трудно фильтрующейся мутью, в современном виноделии имеет значительно большее значение, чем раньше. К тому же, в современных центрифугах на вино уже не влияют отрицательные факторы, как это происходило в открытых центрифугах. Наконец, причиной служит еще то, что в некоторых случаях надо осветлить находящиеся еще в брожении молодые вина, т. е. удалить дрожжи, чтобы сохранить в них остаточную сладость. Фильтрация при помощи фильтрпрессов является в этом случае несравненно более дорогим приемом.
Особенно удобны вместительные центрифуги. Если надо отделить от жидкости большое количество мутных частиц, имеющих высокий удельный вес, то центрифуга дает хорошие результаты. Чем частицы мельче и легче, чем больше они приближаются к величине коллоидов, тем неудовлетворительнее происходит осветление при помощи центрифуги. Таким образом, центрифуга не является универсальным аппаратом. Она также не может быть поставлена в одном ряду с фильтром ни по методу работы, ни по производительности.
В то время как при фильтровании используют поверхностные силы и свойства мути (процеживание, процессы смачивания и сорбции), при центрифугировании действуют силы тяжести и центробежные силы. Если при фильтровании используют разницу давлений, например давление водяного столба или перепад давления с одной и другой стороны фильтрующего слоя, искусственно вызываемый насосом, то основой действия центрифуги является радиальное силовое поле (центробежно ускоряющее поле) внутри быстро вращающегося барабана. Оно во много раз больше, чем поле силы тяжести земли, что становится очевидным, если наблюдать отдельные частицы мути в сосуде при ускорении выпадения. В результате радиального ускорения во вращающейся центрифуге развиваемое давление значительно превосходит разницу в давлении, применяемом в фильтрах (до 6 ати). Высокая отделительная способность центрифуги основывается на умножении давления. Ее действие можно представить как ускорение осаждения частиц мути. Чем больше разница удельных весов жидкости и мути, тем быстрее и основательнее происходит отделение. Чем меньше разница, тем сильнее и дольше должна воздействовать на них центробежная сила, чтобы их разделить. Однако чем больше центробежная сила, тем тщательнее удаляется вещество с определенным удельным весом из жидкости. Увеличение же количества оборотов ограничено вызываемым слишком большим возрастанием центробежного напряжения на барабан. Количество оборотов центрифуг, таким образом, зависит от величины и объема барабана. Оба образуют вместе с материалом поле силы тяжести соответствующего аппарата.
Поэтому маленькие центрифуги изготовляют со значительно большим количеством оборотов, чем большие.
Производительность центрифуги можно увеличить удлинением пути проходящей осветляемой жидкости под действием центробежной силы (кольцевые барабаны или многокамерные барабаны). Время, или соответственно длина пути протекающей жидкости, увеличивается путем увеличения количества камер, установленных одна за другой в последовательном порядке, через которые жидкость протекает по направлению изнутри наружу. При этом образуются зоны увеличивающейся центробежной силы, которые возрастают изнутри наружу таким образом, что внутри задерживаются преимущественно тяжелые частицы, а снаружи — мельчайшие частицы мути. Таким образом в настоящее время достигают высокой степени осветления (рис. 114).
Достоинства центрифуг — простота обслуживания, небольшие потери мути или жидкости, незначительные эксплуатационные расходы (электроэнергия) и надежность. Недостатки ее заключаются в высокой стоимости и ограниченности применения.
Наиболее производительно сепаратор применяется для быстрого предварительного осветления мутного сока без потерь с целью воздействия на брожение в сторону его торможения; для предварительного осветления очень мутных молодых виноградных или плодовых вин, содержащих дрожжи; для быстрого отделения осадка осветлителя (бентонита) без выжидания положенного срока снятия с осадка; для извлечения вина из жидких дрожжевых осадков.
Предварительное осветление сока имеет существенные преимущества. Оно находит свое положительное отражение позднее, при фильтрации вина. Это влияние видно на примере сока, осветленного путем отстоя и осветленного при помощи центрифуги (рис. 110). Вино из предварительно осветленного -при помощи центрифуги сока часто в три раза скорее проходило через фильтр, чем из сока, не подвергавшегося центрифугированию. Косвенное преимущество осветленного центрифугой сока заключается в том, что в вине образуется только половина или даже одна треть обычного дрожжевого осадка, что становится особенно заметным при первой переливке.
К области применения центрифуг надо отнести раннее отделение дрожжевой мути из вин, иногда еще содержащих углекислоту, и отделение бентонита, не ожидая осаждения мути. Однако при помощи центрифуги невозможно отделить муть, образующуюся при обработке вин желтой кровяной солью, рыбьим клеем или желатином.
Полное осветление до блеска одновременно с предварительным осветлением возможно в том случае, если поток правильно отрегулирован и центрифуга имеет много камер (шестикамерный барабан). Для необходимого отделения мути в вине перед фильтрованием через обеспложивающий фильтр центрифуги большого объема менее подходят. Последовательное применение сепаратора и К5-пластин (или К7) выгодно при обработке молодых вин, особенно если они не содержат большого количества коллоидов (слизистых частиц). Также комбинация сепаратора и фильтрпресса с инфузорной землей лает блестящие инна, почти лишенные микроорганизмов. Однако иногда удастся достичь тождественных результатов только одной фильтрацией через инфузорную землю. 

Рис. 110. Влияние предварительного осветления сока на фильтрацию приготовленного из него вина 1953 г. (вино фильтровано через 3 зейтцевскнх US-пластины 40X40 см): 1 —сок был предварительно осветлен центрифугой с производительностью 3000 л/час; 2а и 2б—сок, отстоенный в течение 13 часов в отстойнике.
Для слизистых или содержащих коллоиды молодых вин сочетание фильтрации через инфузорную землю и пластины К7 более действенно и производительно, чем сочетание центрифуги и пластины К7, так как сепарация молодых вин на центрифуге не повышает в достаточной степени их способности проходить через фильтр.
Вполне выдержанные вина не поддаются достаточно успешной обработке при помощи центрифуги; выгоднее и целесообразнее после оклейки и выдержки пропустить их через небольшое число фильтрующих пластин.
Центрифуги, применяемые для осветления соков и вин, должны быть хорошо закрытыми во время работы, и обрабатывать их надо в отсутствии воздуха и пены, а также по возможности под давлением. Отделение для мути в центрифуге должно быть настолько велико, чтобы его можно было в наибольшей мере использовать, а опорожнение и чистка барабана требовались как можно реже.
Разборка барабана и его очистка не должны вызывать особого труда (кольцевой барабан). Материалы для изготовления  центрифуги следует брать кислотоупорные (высококачественная сталь).
При практических испытаниях современных центрифуг не обнаружили никаких изменений букета или ароматических веществ в молодых винах. В какой степени может быть полезным или вредным возможное уменьшение содержания углекислого газа в вине при центрифугировании,—это зависит от характера вина и от его возраста. Некоторые молодые вина в результате центрифугирования становятся более зрелыми и сглаженными, другие несколько утрачивают свою свежесть. Теоретически в известных границах можно противодействовать потере углекислого газа понижением температуры, а также снижением его выделения путем создания противодавления. Иногда обнаруживаемого окисления вина можно избегнуть осторожным сульфитированием. Вообще же, по нашим наблюдениям, оно находится в рамках тех же величин, которые мы имеем при фильтрации и обработке осветлителями.
Закрытие центрифуги, не допускающее воздуха, осуществляется при помощи распределительного дискового зажима, который улавливает разбрызгивающуюся жидкость и направляет ее в выходной трубопровод. Зажим в то же время является и центробежным насосом центрифуги, который отличается от центробежного насоса тем, что турбина остается неподвижной, а вращается кожух барабана центрифуги. Единственный воздушный слой в жидкости в центрифуге ограничен изображенным па рис. 113 параболоидом жидкости, чем практически можно пренебречь.
Лучшей для осветления вина оказалась модель центрифуги Вестфалия для предварительного тонкого осветления KG 10006 с шестикамерным барабаном, так как этот тип может найти в производстве многостороннее полезное применение. Камера для мутного вина имеет объем до 60 л; центрифуга этой величины делает 4500 об/мин. Производительность достигает 3500 л/час вина, чаще, однако, ограничивается 1800—2000 л/час.
Медленно вращающиеся крупные центрифуги, т. е. предназначенные исключительно для предварительного осветления, менее пригодны для вина. В соединении в дальнейшем с центрифугой для тонкого осветления они слишком дороги и к тому же не могут полностью заменить фильтрацию, а служат лишь в качестве дополнительного приема.
Средней величины центрифуги типа KG 8006, вмещающие 40 л, или KG 4006 объемом 20,5 л очень пригодны для удаления всех твердых включений мути с более высоким удельным весом.  Большая часть дрожжей также удаляется из жидкости, но полного обеспложивания достигнуть невозможно. Применение центрифуги обнаружило, что, хотя предварительно осветленные молодые вина и бедны зародышами, но бактерии яблочно-молочнокислого брожения не могут быть удалены и центрифугирование не влияет на биологическое уменьшение кислот, и этот прием полезен для вин с высоким содержанием кислот, но невыгоден для вин с малым их содержанием.
Наши опыты в 1951 г. подтвердили, что при центрифугировании соков центрифугами с камерой объемом 60 л и производительностью 1200—1500 л/час (рис. 114) они в такой степени осветляются, что спонтанное брожение останавливается при уд. весе 1,008—1,005 при температуре 13°. Только при производительности 2500—3000 л/час. брожение происходило нормально, при 2000 л/час несколько спокойнее, чем в соке, не подвергавшемся отстою.
Одним из недостатков центрифуг является сложное и длительное опоражнивание и очистка отработавшей центрифуги. Мечта о самоспускающей центрифуге остается невыполнимой вследствие высокой стоимости. Вестфалия типа SAG 10006 принадлежит к самоосвобождающимся от мути центрифугам, как и Титан Копенгаген (рис. 115).
Центрифуг, отделяющих сок от мезги, пока нет.
Целесообразней всего загружать центрифугу самотеком. Для этого сок или вино перекачивают в посуду, стоящую выше центрифуги, и присоединяют центрифугу. Достаточно, если разница в расположении достигает 1 м. Центрифугу наполняют напуском жидкостью, подлежащей центрифугированию, или, лучше, водой· Вода вытесняется затем, как и из фильтра, соком или вином. Через смотровое стекло легко обнаружить разделение. Наполнение водой выгоднее, чем вином, так как последнее сберегается.
Равным образом по окончании работы сок или вино могут быть вытеснены водой почти без потерь.
Быстроту протекания жидкости через центрифугу надо устанавливать во время работы. В противном случае жидкость переливается через края или поверхность жидкости расплескивается при качании. Устанавливать надо как приток, так и вытекание. Приток может быть твердо установлен, а за выходом надо вести наблюдение. Спокойный ход центрифугирования можно улавливать слухом, как и случайные нарушения вращения центрифуги.
При начале центрифугирования протекающая жидкость в наружном барабане легко нагревается. Перепад может достигать 4—5°. Причиной этого является нагретая воздушная оболочка между барабаном и кожухом. Вследствие трения подвижного соединения (муфты) при пуске и при быстром движении она остывает раньше, чем при более медленном. При быстром протекании в 2000 л/час это нагревание ясно заметно; лишь при 2500—3000 л/час им можно пренебречь. Впрочем, в случае необходимости можно выровнять повышение температуры охлаждением осветляемого вина.
Если вина очень мутны, загружены посторонними веществами (мутью от оклейки, слизистой мутью, дрожжевым осадком), двухкамерные центрифуги часто полезнее, чем шестикамерные.
Не следует центрифугирование доводить до отказа, а лучше несколько заранее, при понижении способности осветлять, прервать его. Если через смотровое стекло наблюдается повышение мути, то это признак, что сепаратор использован. При полном заполнении барабана дрожжами или мутью сока почти невозможно вынуть кольцевые камеры для очистки.

Ряс. Ml. Напорный сепаратор Лаваля К 2934 для осветления особенно мутных жидкостей.

Рис. 112. Сепаратор Лаваля крупного объема для предварительного осветления очень мутных соков и т. п.; камера для мути вмещает 65 л и саморазгружается. Производительность 1500—2000 л/час.
Центрифуги типа Лаваль (рис. 111) имеют устройство для самостоятельного освобождения (рис. 112), которое при выключении сепаратора дает возможность выйти жидкости. Этим облегчается разборка барабана. Для сбережения времени в средних производствах может быть полезным продолжать работу с запасным барабаном. Тогда очистка барабана производилась бы независимо от продолжающегося центрифугирования. Для наполнения достаточно в среднем 8—10 мин. Затормаживание происходит около 6 минут. Для чистки барабана, включая разборку и установку, требуется 1/2—3/4 часа работы двух человек.