УСТАНОВКА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВИННОГО КАМНЯ
DEVICE FOR REMOVING TARTAR

Изобретение относится к виноделию, а именно к установкам для стабилизации охлаждением.
Известно устройство для удаления винного камня, содержащее кристаллизатор с входным и отводным патрубками для вина, мешалку с лопастями, расположенную в трубе, вертикально установленной в нижней части кристаллизатора. Отводной патрубок соединен через насос с гидроциклоном, нижняя часть которого соединена с нижней частью кристаллизатора для возврата в него суспензии кристаллов винного камня (патент Японии №4-30832, С12Н 1/02, 1987).
Основным недостатком известного устройства является то, что в кристаллизатор возвращаются только крупные кристаллы, поскольку в гидроциклоне средние и мелкие кристаллы не отделяются. К другим недостаткам относятся сложность и громоздкость мешалки и гидроциклона.
По конструктивному исполнению наиболее близкой к предлагаемой установке является установка для удаления винного камня, содержащая кристаллизатор с двумя параллельно соединенными между собой через запорные вентили входными патрубками для раздельной подачи охлажденного вина или смеси последнего с суспензией затравочных кристаллов и отводным патрубком для стабилизированного вина, струйный насос с соплом и перфорированной камерой смешения, установленный в нижней части кристаллизатора и соединенный своим входным патрубком с одним из входных патрубков кристаллизатора, а выходным - с трубопроводом, установленным в трубе, вертикально закрепленной в кристаллизаторе (патент Украины №61668, С12Н 1/02, 2003).
Чтобы исключить окисление вина кислородом воздуха в известной установке, заполнение кристаллизатора производят минуя струйный насос. Из-за этого в процессе заполнения кристаллизатора исключается возможность интенсивного перемешивания вина с затравочными кристаллами винного камня, обработки вина звуковыми волнами и регенерации затравочных кристаллов, что приводит к задержке кристаллообразования и после заполнения кристаллизатора - к необходимости прекращения подачи вина на несколько часов. Кроме того, в установившемся режиме работы известной установки, когда подачу вина осуществляют через струйный насос, в придонной зоне кристаллизатора отсутствует взмучивание осадка для вовлечения оседающих кристаллов винного камня в повторные циклы обработки вина, что снижает интенсивность стабилизации вина против кристаллических помутнений. Система подачи затравочных кристаллов винного камня в кристаллизатор известной установки требует использования специального узла приготовления суспензии кристаллов и насоса-дозатора.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать механизм перемешивания продукта в кристаллизаторе путем использования двухсоплового струйного насоса, что позволит интенсифицировать обработку против кристаллических помутнений и значительно упростить подачи затравочных кристаллов винного камня в кристаллизатор.
Для этого в установке для удаления винного камня, содержащей кристаллизатор с входным патрубком для охлажденного вина и патрубками для отвода стабилизированного вина и суспензии кристаллов винного камня, вертикально закрепленную по оси кристаллизатора трубу с установленным в ней открытым трубопроводом и размещенный в нижней части кристаллизатора струйный насос, включающий перфорированную камеру смешения и входной патрубок, сообщенный с соплом, размещенным в выходном патрубке, соединенным с открытым трубопроводом, согласно изобретению струйный насос дополнительно содержит второе сопло и второй выходной патрубок, при этом входной патрубок струйного насоса сообщен с входным патрубком кристаллизатора и вторым соплом, которое размещено во втором выходном патрубке, сообщенным через камеру смешения с первым выходным патрубком, и направленным в сторону нижней части кристаллизатора.
Применение двухсоплового струйного насоса обеспечивает повышение эффективности обработки вина против кристаллических помутнений за счет интенсивного перемешивания вина с затравочными кристаллами, обработки его звуковыми волнами и регенерации кристаллов как в установившемся режиме работы установки, так и в процессе загрузки кристаллизатора вином, без риска окисления последнего кислородом воздуха. Благодаря тому, что второй выходной патрубок струйного насоса направлен в сторону нижней части кристаллизатора, во-первых, обеспечивается возможность упрощения механизма введения в вино затравочных кристаллов, которые могут быть заданы в виде порошка винного камня, насыпанного перед началом загрузки установки вином на днище кристаллизатора, во-вторых, достигается возможность непрерывного взмучивания осадка на днище кристаллизатора для вовлечения оседающих кристаллов винного камня в повторные циклы обработки вина и повышения тем самым ее эффективности. Ввиду того, что выходные патрубки сообщены между собой через общую камеру смешения, в процессе загрузки кристаллизатора, когда камера смешения еще не погружена в вино, окисления последнего не происходит, так как струя охлажденного вина из основного сопла, поднимаясь до определенной высоты по центральной части открытого трубопровода, стекает по его стенкам через камеру смешения в нижнюю часть кристаллизатора, в значительной степени блокируя подсос воздуха в камеру смешения.
На фиг.1 схематично представлена предлагаемая установка для удаления винного камня; на фиг.2 - узел А на фиг.1.
Установка состоит из кристаллизатора 1 (фиг.1) - вертикально установленного термостатированного цилиндрического резервуара с коническим днищем 2, заканчивающимся приямком 3, люком 4 с крышкой 5, входным патрубком 6 для охлажденного вина, патрубками 7, 8 для отвода стабилизированного вина и патрубком 9 для удаления суспензии кристаллов винного камня. По оси кристаллизатора 1 закреплена труба 10, в которой установлен открытый трубопровод 11. В нижней части кристаллизатора 1 размещен струйный насос 12 с входным патрубком 13 (фиг.2), сообщенным с основным 14 и дополнительным 15 соплами, размещенными соответственно в основном 16 и дополнительном 17 выходных патрубках, которые сообщены между собой через общую перфорированную камеру смешения 18 с продольными щелями 19. Входной патрубок 13 струйного насоса 12 сообщен с входным патрубком 6 кристаллизатора 1. Основной выходной патрубок 16 насоса 12 соединен с нижней частью открытого трубопровода 11, дополнительный выходной патрубок 17 направлен в сторону нижней части кристаллизатора 1.
Установка для удаления винного камня работает следующим образом. В приямок 3 кристаллизатора 1 через люк 4 засыпают порошкообразный винный камень в количестве, необходимом для обработки вина, объемом, равным объему кристаллизатора, закрывают крышку 5 люка 4, открывают запорные вентили на патрубках 6, 7 и через патрубок 6 подают в струйный насос охлажденное до заданной температуры вино, которое через сопло 15 и патрубок 17 с большой скоростью поступает в приямок 3, размывая порошок винного камня и тщательно смешиваясь с ним. Одновременно струя вина из сопла 14 поднимается по центральной части трубопровода 11 до определенной высоты в соответствии с гидродинамическим напором в нижнем сопле 15 и стекает по стенкам этого трубопровода через камеру смешения 18 струйного насоса 12, в патрубок 17, в значительной степени уменьшая подсос воздуха через камеру смешения и окисление вина.
После затопления нижнего торца патрубка 17 и последующего заполнения кристаллизатора 1 уровень вина в трубопроводе 11 начинает подниматься, поскольку струе вина кроме гидродинамического напора на сужении сопла 15 приходится преодолевать возрастающее статическое давление столба вина от торца патрубка 17 до уровня вина в кристаллизаторе 1. При определенной величине этого уровня, после затопления камеры смешения 18 струйного насоса 12, вино начинает изливаться через край трубопровода 11. После этого с ростом высоты заполнения кристаллизатора начинается перераспределение расходов вина через патрубки 16 и 17: через патрубок 17 - уменьшаться, а через патрубок 16 - возрастать. В установившемся режиме работы установки, после заполнения кристаллизатора 1, основная масса исходного вина поступает через сопло 14, поскольку потоку вина через сопло 15 приходится преодолевать при равных прочих условиях больший столб вина на величину длины выходного патрубка 17 струйного насоса 12. Обработанное вино через патрубок 7 отводится на дальнейшую обработку.
Струи исходного вина, проходя с большей скоростью через конические сопла 14, 15 струйного насоса 12, через щели 19 засасывают за счет поверхностного трения вино из кристаллизатора 1, обогащенное затравочными кристаллами из введенного порошка винного камня, а также образовавшимися в процессе кристаллизатора вторичными центрами кристаллизации, интенсивно перемешиваются в камере смешения 18, трубопроводе 11 и трубе 10 и поступают в кристаллизатор по двум направлениям: через патрубок 17 в приямок 3 кристаллизатора 1 и через патрубок 16 по трубопроводу 11 в верхнюю часть трубы 10. Струя вина из патрубка 17 взмучивает осаждающиеся кристаллы винного камня, заставляя их подниматься в зону всасывания струйного насоса. Вино из патрубка 16 выходит через нижний торец трубы 10 и поднимается в зону покоя в кольцевом зазоре между трубой 10 и стенками кристаллизатора 1. Здесь происходит окончательный рост кристаллов, скорость осаждения которых превышает скорость подъема вина, поэтому к отводному патрубку 7 вино поступает с низким содержанием кристаллов, что облегчает последующую его фильтрацию.
Перемешивание вина с помощью струйного насоса обеспечивает интенсивный подвод к центрам кристаллизации ионов калия, винной и других кислот, что способствует интенсификации процесса удаления винного камня из вина. Этому способствуют также следующие факторы:
- находящиеся в вине защитные коллоиды и другие ингибиторы роста кристаллов в начале своего взаимодействия с последними обволакивают углы и ребра их граней, формируя нитевидные рыхлые образования, имеющие незначительную механическую прочность; засасываясь вместе с вином в камеру смешения струйного насоса, кристаллы попадают в кавитационную зону последнего и очищаются от рыхлых отложений коллоидов и далее, перемещаясь в вихревом потоке вдоль трубопровода 11, многократно соприкасаются с его стенками и приобретают округлую форму, что уменьшает возможность повторного взаимодействия их с коллоидами; отколовшиеся в процессе шлифовки кристаллов о стенки трубопровода 11 осколки их углов и ребер граней становятся дополнительными центрами кристаллизации; отделенные от кристаллов отложения коллоидов, являясь макрочастицами со значительной массой, постепенно опускаются вместе с кристаллами, не попадая в отводной патрубок;
- образующиеся на выходе из конических сопел струйного насоса кавитационные вихри сопровождаются возникновением звуковых волн, которые, распространяясь в объеме вина внутри кристаллизатора, способствуют кристаллообразованию и росту кристаллов, что весьма существенно в зоне покоя кристаллизатора, где механическое перемешивание отсутствует.
После окончания работы установки вино отстаивают в кристаллизаторе на протяжении нескольких часов и откачивают через патрубок 8, а оставшуюся суспензию кристаллов винного камня и прочих взвесей удаляют через патрубок 9. Затем при необходимости установку подвергают мойке или ополаскиванию, подготавливая к возобновлению ее работы.