Brevet FR2562558A1 — publié le 19851011

Procédé et installation pour la vinification en continu. La présente invention a pour objet un procédé et une installation pour assurer la vinification en continu par fermentation alcoolique et séparation des acides excédentaires,notamment des vins chaptalisés, les vins obtenus-étant effervescents du type dit "mousseuxs ou tranquilles du type dit "mis en bouteille sur lie". Les processus de la vinification et notamment les conditions thermiques optimales pour chacun des processus sont parfaitement connus. On sait notamment que la température souhaitable pour une bonne fermentation alcoolique se situe aux environs de 20 220C, que la rétrogradation malo-lactique qui désacidifie légèrement le vin a lieu à une température se situant vers 16-170C, qu'une température négative d'environ -4 à -50C précipite les acides excédentaires comme l'acide tartrique et assure une clarification rapide et que la température optimale pour la conservation du moût en cuve après éventuellement fermentation alcoolique et rétrogradation malo-lactique, se situe aux environs de 8 à 100C. Lorsque l'on pratique la chaptalisation des moûts, il est nécessaire d'assurer la fermentation alcoolique du moût auquel on a ajouté du sucre de manière que le vin contienne moins de trois grammes par litre de sucre résiduaire. Au cours du processus complet de vinification, le moût doit donc être chauffé et refroidi en suivant des cycles variables selon que l'on recherche ou non le déclenchement du phénomène de rétrogradation malo-lactique, selon le degré de fermentation alcoolique recherché et selon d'autres caractéristiques. On a déjà proposé de chauffer ou de refroidir les moûts pour accélérer ou stopper la fermentation et on a déjà proposé d'utiliser des pompes à chaleur fonctionnant selon des cycles réversibles pour assurer soit le chauffage, soit le refroidissement des moûts, les calories étant prélevées ou évacuées à l'atmosphère ambiante. La présente invention est basée sur l'observation qu'au cours d'un cycle de vinification qui part d'un moût à température ambiante pour aboutir à un vin à basse température, il existe un excès dans l'apport en calories et qu'au cours d'un processus de vinification en continu un certain volume du moût ou du vin doit être refroidi alors qu'un volume équivalent doit être chauffé, les durées variables de chaque processus se traduisant en fait par un débit variable de l'alimentation de l'enceinte assurant chacun des stades. En outre le stockage notamment en cuve souterraine assure au moût ou au vin une température constante, l'échange thermique naturel entre la masse liquide stockée et l'ambiance assurant l'apport gratuit de calories ou de frigories. Le procédé pour la vinification en continu conforme à l'invention est caractérisé en ce que l'on fait circuler le moût en continu ou semi-continu dans une série d'enceintes, chacune correspondant à une phase de la vinification, enceintes dont les volumes sont sensiblement proportionnels à la durée de réalisation de chaque stade du processus et en ce que l'on crée entre au moins les différentes enceintes une circulation thermique à contre-courant en utilisant au moins pour partie des pompes à chaleur. Du rait des différences de température relativement-limitées entre la température la plus basse qui est de -50C et la température la plus élevée qui est par exemple de 220C pour la fermentation alcoolique, le rendement des pompes à chaleur utilisées dans le présent procédé sera particulièrement bon, mais il est possible, dans le cas notamment-ou l'on recherche un processus de pasteurisation, de chauffage ou de concentration des moûts à haute température, de réduire l'écart entre les températures de fonctionnement de l'évaporation et du condenseur de la pompe à chaleur en effectuant un échange thermique entre les débits de sortie et d'entrée d'une même enceinte ou d'un groupe d'enceintes, éventuellement en utilisant des échangeurs statiques. Conformément à l'invention,le processus de vinification est réglé par réglage des débits des liquides et réglage des échanges thermiques entre les différentes enceintes. Les échanges thermiques assurés par les pompes à chaleur peuvent se faire entre les différentes enceintes mais ils peuvent également être assurés entre les débits d'entrée et de sortie d'une même enceinte ou d'enceintes différentes. Les enceintes sont, de préférence et d'une manière connue constituées par des cuves calorifugées. De préférence également et pour réduire le débit calorifique des pompes à chaleur, on combine un échange calorifique direct entre les volumes entrant et sortant dans une même enceinte ou un groupe d'enceintes et un échange calorifique par pompes à chaleur entre les volumes internes des différentes enceintes. Une installation pour la mise en oeuvre du procédé comporte des enceintes pour les différentes phases du processus de vinification, la ou les enceintes correspondant à chaque- phase ayant un volume sensiblement proportionnel à la durée minimale de réalisation de chaque phase, c'est-à-dire du volume à stocker dans ladite enceinte pendant la durée de la phase du procèssus et des moyens pour faire circuler le moût de façon contrôlée entre les différentes enceintes caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une pompe à chaleur dont le condenseur est en communication d'échange thermique avec une enceinte dont la phase du processus s'effectue à une température relativement élevée et dont l'évaporateur est en communication d'échange thermique avec une enceinte dont la phase du processus s'effectue à une température relativement basse. L'invention sera décrite plus en détail ci-après sous forme d'une installation schématique d'ensemble et, plus en détail, sous forme d'une installation de vinification après chaptalisa tion,avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels La figure 1 est un schéma d'une installation contrôlant la fermentation alcoolique, la réduction malo-lactique, la chaptalisation et la clarifi cation et la figure 2 est un schéma d'une in stallation mobile pour la vinification après chaptalisation. Dans la figure 1, la référence 1 désigne des cuves de stockage de grand volume qui sont logées en cave ou enterrées de sorte que leur température peut être considérée comme constante et par exemple de 80C. Elles sont remplies avec la récolte par la canalisation 2. Dans les dessins la référence 3 désigne des vannes, par exemple des électro-vannes et la référence 4 des vannes à trois voies. La référence 5 désigne une cuve pour la fermentation alcoolique contrôlée de la récolte, la référence 6 la cuve de rétrogradation malo-lactique contrôlée. Comme cela est connu la température souhaitable pour la fermentation alcoolique est d'environ 20-220C et lorsque la température du vin se situe entre 17 et 160C il se produit le phénomène de rétrogradation malolactique qui transforme l'acide malique pour moitié en acide lactique fixe et pour l'autre moitié en acide carbonique volatil.D'après les connaissances acquises le déclenchement de la rétrogradation malo-lactique arrête la fermentation alcoolique. I1 faut donc maintenir le moût dans la cuve 5 à la température de 220C jusqu'à obtention du degré voulu de fermentation alcoolique puis le transférer dans la cuve 6 à 170C dans lequel le vin peut séjourner pendant une durée assez longue si on ne désire pas contrôler la rétrogradation malo-lactique. Une pompe non représentée permet donc de transférer par la canalisation 7 successivement le contenu des diverses cuves 3 dans la cuve 5. Le changement de densité du moût assure une décantation, la partie la plus fermentée s'accumulant à la partie supérieure d'où elle peut être envoyée sélectivement par la canalisation 8 dans la cuve 6 avec le même débit. Un même débit est évacué de la cuve 6 par la canalisation 9 et retourné dans une cuve 1. L'invention ne portant que sur les échanges thermiques dans l'installation, les différents moyens de contrôle de l'évolution--des processus et les asservissements des pompes et des vannes ne seront pas décrits car ils sont à la portée de l'homme de l'art. Le moût arrive par la canalisation 7 à une température de 80C et il doit être porté et maintenu à 220C dans la cuve 5. Le vin quitte cette cuve à 220C et il doit être refroidi à 170C dans la cuve 6. I1 est évacué à 170C de la cuve 6 et envoyé dans les cuves 1 où il reprendra sa température normale de 80C. Conformément à l'invention, on prévoit un échangeur statique 10 qui peut être un échangeur à contre-courant ou un échangeur à caloducs qui absorbera les calories évacuées avec le vin par la canalisation 9 pour réchauffer le moût à 80C circulant dans la canalisation 7 lequel sera porté à une température qui pourra atteindre 12 à 150C. I1 faut à la fois réchauffer ce moût arrivant à environ 12150C dans la cuve 5,jusqu'à 220C et en même temps refroidir le vin transvasé dans la cuve 6 à 170C. Pour ce faire on utilise une pompe à chaleur dont le compresseur est désigné par la référence 11, la référence 12 désignant le condenseur qui est en liaison d'échange thermique avec la cuve 5 et 13 un échangeur formant évaporateur qui est logé dans la cuve 6. La pompe à chaleur refroidit le vin se trouvant dans la cuve 6 et réchauffe le vin se trouvant dans la cuve 5. Les calories à prélever sur le vin se trouvant dans la cuve 6 sont théoriquement insuffisantes pour porter le moût dans la cuve 5 de 12 à 220C. On prévoit donc de pouvoir utiliser un autre évanorateur pour la pompe à chaleur 11 lorsque la température dans la cuve 6 tombe au-dessous de la gamme 16-17qC. On pourrait utiliser un évaporateur aérolique mais la température hivernale peut être très basse et les cuves 1 constituent un excellent volant thermique de par leur contenance et leur température est remarquablement constante, les échangeurs liquide-liquide ayant de plus un plus faible encombrement que les échangeurs airliquide.Conformément à l'invention on munit donc les cuves 1 d'échangeurs tels 14 qui,grâce à des électro-vannes 3 et à une vanne de commutation 4a,peuvent être utilisés comme évaporateurs de la pompe à chaleur 4a pour réduire la baisse de température de la cuve 6. L'installation peut comporter en outre un groupe pour effectuer la chaptalisation par reprise du vin dans les cuves 1, addition de sucre, fermentation alcoolique et clarification accélérée ou moussage par le froid. Ce groupe est illustré d'une manière simplifiée comme comportant une cuve de fermentation 15 à 220C et une cuve de clarification 16 à -40C. A nouveau le vin arrive à la cuve 15 par une canalisation 17 à une température voisine de 80C, il y est chauffé à 220C et en repart par la canalisation 18 à une température d'environ 220C pour être amené dans la cuve 4 de séparation des acides en excès et de clarification où il est refroidi à -50C et évacué par une canalisation 19. Dans le mode de réalisation illustré on procède à un échange thermique entre les vins circulant dans les canalisations 17 et 18 dans un échangeur direct 20. Le vin arrive en -con- séquence dans la cuve 15 à une température d'environ 15 à 170C et dans la cuve 16 entre 13 et 150C. Conformément à l'invention,pour réchauffer le vin dans la cuve 15 de 15 à 220C et le refroidir dans la cuve 16 de + 15 à - 50con utilise une pompe à chaleur dont le compresseur est désigné par la référence 21. Le condenseur 22 de cette pompe à chaleur est logé dans la cuve 15 et l'évaporateur 23 dans la cuve 16. On ne peut toutefois utiliser toutes les calories absorbées par l'évaporateur 23 pour chauffer la cuve 15 car il y aurait un excédent calorifique. Pour pouvoir bénéficier de l'avantage du rendement d'un échangeur liquide-liquide, on prévoit la possibilité d'utiliser comme condenseur de la pompe 21, lorsque la température de 21-220C est atteinte dans la cuve 15, les échangeurs 14 montés dans les cuves 1. Cette commutation est possible par la vanne à trois voies 4b qui peut être commutée automatiquement. Les calories sont dissipées très efficacement dans ces cuves 1 sans élévation notable de température du vin en raison du rapport des masses des liquides et du caractère isotherme des cuves enterrées. Eventuellement l'échange thermique peut se faire directement ou indirectement avec les frigories du vin soutiré en 19. Les échangeurs 14 peuvent également être utilisés comme evaporateurs pour les pompes de chaleur 11 et 21 pour,au début de l'opération,assurer le chauffage des cuves 5 et 15 alors que les échangeurs 10 et 20 sont inactifs. L'installation de la figure 2 est une installation simplifiée mobile destinée à la vinification continue après chaptalisation les mêmes références qu'à la figure 1 sont utilisées pour les parties analogues. Le vin à traiter est introduit à l'aide d'une petite pompe centrifuge électrique non représentée, à une densité minimale de 1000 grammes dans le compartiment supérieur 15A de la cuve 15 lequel à une contenance d'environ 300 litres. Le volume dans ce compartiment est maintenu par contrôle de la pompe électrique entre environ 100 et 250 litres. Le vin descend par un tube plongeur 24 au fond du compartiment 15B qui a reçu au préalable les levures nécessaires à la fermentation alcoolique. Quand le compartiment 15B est plein, on fait fonctionner un appareil de chauffage annexe 25 qui, par son serpentin 26,porte le vin à une température voisine de 220C. La fermentation alcoolique démarre et le gaz carbonique dégagé se répand dans les cuves par la canalisation 27 jusqu'à une pression de 500 millibars qui est réglée par une soupape tarée 28 et contrôlée par un manomètre 29. On surveille la m a r c h e d e la façon usuelle par des prélèvements effectués par le robinet supérieur 30.Lorsque la densité du vin est tombée à 991-992 grammes, on ouvre le robinet 31 sur la canalisation 18 afin que le vin passe par gravité dans le compartiment 16A de la cuve 16. La régulation du débit du vin est assurée par une buse 32 qui ne laisse passer qu'environ 15 à 30 litres par heure. Quand le compartiment 16A est plein,-on arrête le générateur de chauffage 25 et met en route le compresseur 21 de la pompe à chaleur de manière, comme ci-dessus décrit,à maintenir la température de 20 à 220C dans le compartiment 15B et à refroidir le contenu du compartiment 16A à -4 à -5 C,température qui précipite dans le vin les acides excédentaires et assure sa clarification. Eventuellement un condenseur aérolique, non représenté, peut être prévu à l'extérieur des cuves, en paral le le avec le condenseur 22,pour évacuer à l'atmosphère les calories excédentaires si le calorifugeage de la cuve 15 qui est nécessaire dans la phase initiale pour réduire la demande au générateur 25, empêche un équilibre naturel à la température de 220C. L'alimentation en vin étant poursuivie automatiquement dans le compartiment 15A, le trop plein du compartiment 16A passe par le tube plongeur 33 qui aura puisé le vin le plus froid au fond du compartiment 16A,au fond du compartiment 16B. Les différentes cuves étant sous pression constante de 500 millibars,le gaz carbonique de fermentation restera emmagasiné en partie appréciable dans le vin maintenu dans la cuve calorifigée 4 à la température de -40C. Le vin tiré et filtré sur plaques pourra être mis en bouteilles "types mousseux" alors qu'il est encore sous l'effet du froid. I1 gardera les propriétés moussantes des vins dits "mousseux",ce qui ne néces sitera pas,pour sa bonne conservation,l'utilisation de produit anti-oxygène (SO2) ou permettra tout au moins de réduire la dose d'anti-oxygène. Selon une seconde possibilité, à la sortie 19 de la cuve 16 le vin pourra, en vue d'obtenir des vins de types dits "vins tranquilles" ,être mis dans une cuve sous la seule pression atmosphérique où il prendra la température de l'air ambiant et rendra alors son gaz carbonique. I1 y aura lieu alors de le protéger contre l'oxygène par addition de SO2. I1 pourra être mis en bouteille et aura le caractère du vin dit "mis en bouteille sur lie". Revendications 1. Un procédé de vinification en continu, caractérisé en ce que l'on fait circuler le moût en continu ou semi-continu dans une série d'enceintes, chacune correspondant à une phase de la vinification, enceintes dont les volumes sont sensiblement proportionnels à la durée de réalisation de chaque stade du processus et en ce que l'on crée entre au moins les différentes enceintes une circulation thermique à contre-courant en utilisant au moins pour partie des pompes à chaleur. 2. Un procédé de vinification selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue un échange thermique entre les débits de sortie et d'entrée d'une même enceinte ou d'un groupe d'enceintes. 3. Un procédé de vinification selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on régle le processus de vinification par réglage des débits des liquides et réglage des échanges thermiques entre les différentes enceintes. 4. Un procédé de vinification selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échange thermique entre les débits de sortie et d'entrée est assuré par des échangeurs statiques. 5. Un procédé de vinification selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'échange thermique entre les débits de sortie et d'entrée est assuré par des pompes à chaleur. 6. Un procédé de vinification selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on combine un échange calorifique direct entre les volumes entrant et sortant dans une même enceinte ou un groupe d'enceintes et un échange calorifique par pompes à chaleur entre les volumes internes des différentes enceintes. 7. Une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comportant des enceintes (1, 5, 6, 15, 16) pour les différentes phases du processus de vinification, la ou les enceintes correspondant à chaque phase ayant un volume sensiblement proportionnel à la durée minimale de réalisation de chaque phase, c'est-à-dire du volume à stocker dans ladite enceinte pendant la durée de la phase du processus, et des moyens pour faire circuler le moût de façon contrôlée entre les différentes enceintes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une pompe à chaleur (11-21) dont le condenseur (12-22) est en communication d'échange thermique avec une enceinte (5-15) dont la phase du processus s'effectue à une température relativement élevée et dont l'évaporateur (13-23) est en communication d'échange thermique avec une enceinte (6-16) dont la phase du processus s'effectue à une température relativement basse. 8. Une installation selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte des échangeurs thermiques (10-20) entre les canalisations d'entrée (7-17) et les canalisations de sortie (9-18) d'une enceinte ou d'un groupe-d'enceintes. 9. Une installation selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que des échangeurs (14) sont combinés avec les cuves de stockage enterrées (1), ces échangeurs étant connectés par des canalisations munies de robinets commutateurs (4a-4b) aux pompes à chaleur (11-21) pour pouvoir être utilisés comme évaporateurs et/ou condenseurs desdites pompes à chaleur.