Техника охлаждения (холодильные машины).
Необходимое в виноделии количество холода может быть различными способами получено и применено к вину. Для этого, наряду с сухим льдом, имеются для получения холода компрессоры, поршневые уплотнители — простые или двойного действия, более высокой производительности, с трубчатым котлом для сжижения, охлаждаемым воздухом или водой. Углекислый газ, аммиак, фриген 12 (дифтордихлорметан), хлорметил или двуокись серы (сернистый ангидрид) уплотняются, затем превращаются в жидкость в трубчатом котле, охлаждаемом водой, или в конденсаторе, охлаждаемом воздухом. Сжиженный газ в испарителе вновь переходит в газообразное состояние, причем происходит поглощение тепла, следовательно, охлаждение.
Производительность употребляемых холодильных машин в виноделии среднего масштаба составляет 5000, 10000 и 15 000 ккал/час.
Холод, выделяющийся при испарении охлаждающего средства, обычно передается в охлаждающий соленый раствор, температура которого, как правило, должна быть —5, —8° и ниже.
Этим раствором вино охлаждают или непосредственно в танке (охлаждением рубашки), или при проходе его через холодильник (трубчатый или пластиночный). Охлаждение автоматически регулируется терморегулятором.
Проточные холодильники (трубчатые или пластиночные), в которых вино охлаждается однократным или повторным протеканием через аппарат (рис. 129, 130 и 147), могут быть передвижными. В зависимости от величины их общая охлаждающая поверхность может отдать вину от 5000 до 15000 ккал/час из соляного раствора в соответствии с указанными выше расчетами. В таком случае при охлаждении вина не более чем на 15° пропускная способность холодильника составит 350, 700 или 1000 л/час.
Рис. 129. Передвижной холодильник для вина (трубчатый холодильник) Линде. Пропускная способность аппарата этого вида составляет около 500 л/час.
Холодильной машиной, вырабатывающей 10 000 ккал/час, и соответствующим проточным холодильником могут быть охлаждены 700 л вина в час на 15°, например, с 16 до Г или с 15 до —3. Можно также вместо 700 л охладить 1400 л с 15 до 8° или с 8 до 0°. Охлаждение 2800 л с 4 до 0о на таком же обыкновенном холодильнике через трубы, математически рассчитанное, на практике неосуществимо из-за замерзания холодильника. Вино, притекающее при температуре 3 и 4°, при вытекании имело бы температуру ниже —5°, т. е. замерзало бы. Точно так же почти невозможно способом протекания вновь понизить до —3° температуру охлажденного танка, если она достигла 0о. Это удается только непосредственным охлаждением соляным раствором через двойную рубашку или змеевик.
Проточный трубчатый холодильник представляет собой цилиндрический кожух с находящимися в нем трубами, через которые протекает вино. Распространены также сосуды четырехугольной формы, в которых холодильные трубы расположены последовательно, один ряд над другим, и связаны между собой лежащими снаружи съемными полудугами, что облегчает их чистку. Трубы обычно изготовляют из нержавеющей стали, так как они должны быть кислотоупорными.
В кожух подается насосом охладительная соляная смесь или испаряющееся охлаждающее средство. Трубчатые холодильники слабо сопротивляются образовавшемуся в них льду (лопаются); едва удается понизить температуру до —3°.
Рис. 130. Стационарная холодильная установка с трубчатым холодильником Линде. Производительность в зависимости от величины от 10 000—30 000 ккал/час и более. Установка с производительностью 15 000 ккал/час может охладить в течение часа 15000 л вина на 1° и 1000 л на 15°; с производительностью 10 000 ккал/час— 10 000 л на 1° или 700 л на 15°; с 5000 ккал/час — 5000 л вина на 1° и 350 л на 15°.
Трубчатые холодильники можно использовать также для непосредственного испарения охлаждающих средств. В таком случае кожух служит испарителем охладителя. Его наполняют до определенной высоты жидким охлаждающим средством (например хлорметилом). При испарении его происходит поглощение тепла из вина, протекающего в трубках, а охладитель, превратившийся в газ, поступает через уловитель опять в компрессор, где вновь уплотняется и превращается в жидкость.
Во всех холодильных машинах, в которых имеются трубчатые конденсаторы, охлаждаемые водой, очень велик расход охлаждающей воды в компрессоре. В зависимости от типа машины и температуры воды этот расход составляет от 0,8 до 1,2 м3/час (температура воды 103, производительность машины 10000 ккал/час) и 3 м3/час (температура воды 14°, производительность машины 15000 ккал/час). Во многих винодельческих местностях, вследствие недостатка воды, такой большой расход ее является вопросом, требующим разрешения. Поэтому в настоящее время большие холодильные установки снабжены испарительными холодильниками для обратного охлаждения и конденсаторами, снижающими потребность в воде с 50— 80 м3/час примерно до 2 м3/час. Один литр испаряющейся воды поглощает из обтекающей охлаждающей воды 600 ккал/час (рис. 137, 11).
Проточные пластиночные холодильники можно применять только для охлаждающих растворов, а не для непосредственного испарения. Их преимущество состоит в том, что они не лопаются в случае замерзания.
Охлаждение по способу протекания действует быстро, но не продолжительно. Для выделения винного камня требуется действие холода не менее, чем в продолжение 3—5 дней. Поэтому часто применяются комбинированные способы, использующие танки с двойной рубашкой.
Танки для охлаждения с двойной рубашкой защищены от потери тепла пробковым слоем толщиной 10—12 см. Пробковая изоляция до сих пор остается наиболее целесообразной. Стеклянная шерсть, стеклянная вата и подобные упаковочные материалы непригодны вследствие скопления в них воды. В этом случае (в отличие от изоляции с целью сохранения тепла) не должно быть воздушных промежутков, в которые может проникнуть влага. По той же причине необходима наружная изоляция от влаги несмачиваемыми лаками, битумом и т. п.
Хорошая изоляция должна содержать много воздушных пор, быть устойчивой по отношению к скоплению влаги, нападению микроорганизмов и ударам. Для этого пользуются специальной пробкой, пропитанной твердой плавкой массой, оставшейся от разгонки каменного угля и выдерживающей температуру до 50, или другим мягким изолирующим веществом из искусственной смолы и шлака.
Вообще надежная изоляция приемников обходится дешевле, чем увеличение количества холода, доставляемого холодильной машиной. Если требуется продолжительное охлаждение до 0° или +2°, применяют изоляцию толщиной 12 см. При охлаждении до 6—8° достаточно 10 см, а при 8——12° обычно бывает достаточно 8 см.
В такой посуде, наполненной вином, предварительно охлажденным до —3°, поддерживают это охлаждение обтеканием соляным раствором, имеющим такую же температуру. Такие холодильные танки снабжены пропеллерной мешалкой, или движение вина (шипучее вино, шампанское) поддерживают перекачиванием насосами или при помощи углекислоты (рис. 131).
Можно охлаждать не только посуду, но и все помещения. Это необходимо делать в подвалах, сильно нагревающихся летом. Охлаждение помещений всегда связано с большой затратой средств в связи с установкой одного или двух холодильных агрегатов, дающих по 10 или 15 тыс. ккал/час, и соответствующего числа испарителей с отводами для конденсационной воды (рис. 133).
Температуру помещения можно регулировать автоматически и устанавливать, например, на 6—8 или 10—11°.
Рис. 131. Холодильная установка Брауна-Бавери для переохлаждения вина и шампанского в изоляционном танке с приемником для охладительного соляного раствора (в середине).
В пределах этих температур и включают машину. Распределение охлаждения достигается опусканием холодного воздуха вниз от испарителей, помещенных у потолка (спокойное охлаждение), или путем движения охлажденного воздуха вентиляторами (подвижное охлаждение).
Рис. 132.. Холодильная камера (охлаждение помещения обновлением холодного воздуха).
Особую форму охлаждения представляет холодильная камера в виде особого изолированного помещения, в котором вино охлаждается в металлических танках до определенной температуры, при которой и сохраняется (рис. 132). Длительное сохранение охлажденных больших масс вина с целью выделения винного камня в неизолированном танке представляет некоторые преимущества по сравнению с охлаждением в изолированном танке. Но во всяком случае помещение при этом должно быть хорошо изолировано.
Охлаждение вина путем охлаждения воздуха в подвале может быть достигнуто лишь при хорошей теплопроводности посуды.
Рис. 133. Охлаждение подвала до 10—12° охлаждением воздуха путем непосредственного испарения. Под испарителями помещены листы и жесть, соединенные с трубопроводом для стока воды, образующейся при периодическом стекании росы.
В больших бетонных резервуарах емкостью 15—20 тыс. л охлаждение вина наступает через месяц после начала охлаждения подвала, а в деревянной бочке, в зависимости от ее величины, — примерно через неделю; только при использовании металлических танков можно рассчитывать на быстрое охлаждение в этих условиях. Таким образом, при охлаждении помещения требуется длительное воздействие холода и предварительное охлаждение вина. При использовании цементных резервуаров, облицованных внутри стеклянными пластинками, следует иметь в виду, что они не приспособлены к большим колебаниям температуры, так как коэффициенты расширения стекла и цемента неодинаковы. Их надо устраивать на некотором расстоянии от стены помещения, чтобы холодный воздух проникал к ним со всех сторон.
Следует учесть разницу между температурой наружных и внутренних слоев жидкости. В больших танках наружные слои вина, прилегающие к металлической стенке, быстро принимают окружающую температуру, а по направлению внутрь танка наблюдаются перепады, лишь медленно выравнивающиеся, особенно при небольшой разнице температур. Термометр должен быть введен в середину приемника, а не в зоны, расположенные около стенок.
При охлаждении помещения надо устранить доступ в него теплого воздуха; помещение должно быть закрыто, в некоторых случаях даже изолировано, например, при переохлаждении больших объемов вина и выдерживании их при этой температуре. Это удорожает устройство, и обычно предпочитают пользоваться отдельными изолированными танками.
