23.5. Аппараты для сбраживания сусла при производстве вина
Вина получают спиртовым сбраживанием соков. В современном виноделии применяют три основных способа брожения сусла: стационарный, доливной и непрерывный.
По окончании брожения и осветления полученное молодое вино снимают с дрожжевого осадка и направляют на выдержку или специальную обработку.
Приготовление вина связано с жизнедеятельностью дрожжей, их развитием и обменом веществ. Одним из основных факторов, ограничивающих рост дрожжей, является концентрация этилового спирта. При этом брожение ведется в анаэробных условиях, а одним из важнейших факторов является температура. Она зависит от количества выделяющейся при брожении теплоты, от потерь теплоты за счет теплоотдачи через стенки резервуаров и от температуры окружающего воздуха. Так, время, необходимое для полного выбраживания сахара при 20…22 °С, составляет в среднем 5…6 сут, при 14…18 °С – 9…10 сут.
Стационарный способ брожения сусла состоит в том, что определенный объем сусла сбраживается с начала до конца в одном резервуаре.
Доливной способ брожения сусла отличается тем, что процесс идет не в постоянном объеме исходного сусла, а при периодических доливах новых его порций. В этих условиях бродящая среда периодически пополняется питательными веществами, концентрация продуктов брожения уменьшается и температура бродящего сусла понижается. Такой способ обеспечивает возможность проведения процесса в крупных резервуарах без принудительного охлаждения.
Способ непрерывного брожения сусла основан на ведении процесса в условиях регламентированного потока бродящего сусла. Для осуществления этого процесса применяют установки типа БА-1, ВБУ-4Н, ВКМ-5, УНС-Э и др.
Рис.
23.12. Принципиальная схема установки
БА-1 для непрерывного брожения сусла
В верхней части бродильные резервуары соединены между собой переливными трубами 12 для заполнения установки и выравнивания уровня бродящего сусла во всех резервуарах. Все бродильные резервуары снабжены гидравлическими клапанами 11 со сливными трубами 13. Переливные баки 10 в верхней части соединены между собой газовыми трубами 14 для прохождения диоксида углерода и трубами с соленоидными вентилями 15 для автоматического вывода диоксида углерода и понижения давления в резервуарах установки. Отвод диоксида углерода осуществляется по трубе 18.
Бродильный резервуар 4 (I) оснащен поплавковым реле 6 с контактами 7 для включения и выключения насоса 3, подающего исходное сусло через обратный клапан 2 и кран 1, снабженных трубными крестовинами 16, соленоидными вентилями 15. Сливной бак 17 оснащен трубой для отвода виноматериала 19 из установки.
При вводе установки в работу сначала открывают кран 1 и вентиль 15 (все остальные закрыты). Резервуар 4 (I) заполняют суслом до уровня переливной трубы 12. Затем вводят дрожжевую разводку. После сбраживания 5…6 % сахара подачу сусла в резервуар 4 (I) возобновляют. Светлое сусло вытесняет бродящее из этого резервуара в следующий резервуар и т.д. Скорость подачи исходного сусла должна соответствовать времени заполнения всех бродильных резервуаров в течение 2…3 суток в зависимости от скорости брожения.
Если в резервуаре 4 (VI) виноматериал имеет концентрацию сахара 3…5 %, установку переводят на непрерывный процесс брожения при периодическом движении продукта. Для этого закрывают вентили 15, открывают кран на трубе 19 и включают систему автоматического регулирования подачи исходного сусла и отвода диоксида углерода.
Во всех бродильных резервуарах происходит брожение сусла. Выделяющийся диоксид углерода накапливается в верхней части и создает давление, которое одинаково во всех резервуарах, так как они соединены между собой трубами 8. В результате повышения давления происходит подъем бродящей массы из бродильных резервуаров по трубам 9 в переливные баки 10.
Давление и уровень жидкости во всех бродильных резервуарах одинаковы и поэтому в переливные баки 10 поступает одинаковое количество бродящей массы. Из последнего – бродильного – резервуара 4 (VI) виноматериал поднимается в сливной бак 17, а так как кран на трубе 19 открыт, виноматериал из него направляется по сливной трубе 20 в винохранилище для дображивания и отстаивания.
Универсальная установка ВБУ-4Н (рис. 23.13) предназначена для сбраживания сусла при производстве белых вин (десертных, крепленых, полусладких и сухих) в потоке. Она состоит из головных резервуаров 1 с поплавковыми реле 2 и электромагнитными клапанами 3, отборочно-компенсационных баков 4 и накопительных емкостей 6, а также промежуточных резервуаров 5. В установку входят четырнадцать резервуаров вместимостью по 1000 дал, объединенных переливными трубами через проходные или трехходовые краны. Головные резервуары 1 (первый, второй, четвертый и девятый) соединены с последующими промежуточными проходными кранами и обратными клапанами. Они снабжены патрубками для закачивания свежего сусла и обратными клапанами для предотвращения обратного потока. Сусло подается через трехходовые краны, что позволяет подкачивать его в верхнюю или нижнюю полость. На верхней горловине смонтированы поплавковые реле.
Верхние газовые камеры резервуаров, кроме головных, связаны с газовым коллектором клапанами перепада давления. Между первым и вторым, вторым и третьим, четвертым и пятым, девятым и десятым резервуарами установлены отборочно-компенсационные баки, которые фланцами крепятся к коллектору. На горловинах баков установлены электромагнитные клапаны для выпуска диоксида углерода, которые соединены трубами и шлангами с газовыми камерами головных резервуаров.
Для регулирования перетоков предусмотрен вентиль между баком и трубой, связывающий газовую камеру с клапаном выпуска углекислого газа. К фланцам патрубков, приваренных к донышкам баков, присоединяется колено через трехходовой кран, связывающий бак с резервуаром. Нижние сливные патрубки через проходные краны соединены с общим коллектором виноматериала, дополнительные краны и отводы делят его на четыре секции. Первая и вторая секции сообщаются с накопительными емкостями. Емкостями третьей и четвертой секций являются последние резервуары соответствующих секций.
Ввиду того, что первая и вторая секции в основном предназначены для выработки крепленых и десертных вин, к ним предусмотрено специальное устройство, позволяющее спиртовать подброженное сусло в потоке. Внутри него имеется поплавковое реле, регулирующее подачу определенного количества спирта. Устройство соединено с клапаном выпуска углекислого газа, а газовая полость его через вентиль – с газовой полостью резервуара.
Для наблюдения за процессом брожения на каждом резервуаре на различной высоте установлены манометр и пробные краники.
В основу работы установки заложен принцип создания перепадов избыточного давления за счет выделяющегося при брожении углекислого газа, воздействующего на находящееся внутри резервуара сусло и способствующего перетеканию его из одного резервуара в другой по переливным трубам. Принцип работы всех четырех секций одинаков, но число резервуаров может быть разным, что дает возможность получать тот или иной тип вин.