ВИНИФИКАТОР

Полезная модель относится к винодельческой промышленности, а именно к установкам для производства красных вин.
Известна установка для получения красных вин, состоящая из наружного резервуара и внутреннего с продольными прорезями, приемником мезги с выгрузочным механизмом и лотком, сборником сусла, насосом и системы трубопроводов, установка снабжена камерами, установленными тангенциально к верхней части внутреннего резервуара и сообщенными через насосы с нижней частью наружного резервуара [Патент СССР №739094, МПК: C12G 1/02, опубл. 05.06.1980 г.].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится необходимость подбора геометрических размеров продольных прорезей внутреннего резервуара и длительность процесса, что приводит к снижению производительности.
Известна установка для непрерывного извлечения красящих и дубильных веществ из мезги бродящим суслом, состоящая из резервуара с коническим днищем, вертикальных решеток для отделения сусла из мезги, установленных непосредственно под разгрузочным шнеком, мезгонасоса с питающей (заборной) трубой, входящей в резервуар снизу, боковая поверхность резервуара выполнена сетчатой и заключена в кожух [Патент СССР №250848, МПК: C12G 1/02, опубл. 1970 г.].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится необходимость контроля количества подаваемой мезги с учетом степени экстракции и скорости брожения.
Известна линия для получения экстрактивных виноматериалов, содержащая экстракционный аппарат, выполненный в виде емкости, в которой установлены перфорированный диск для вибрационного действия на мезгу, соединенный через шатунный механизм с электродвигателем [Патент РФ №86949, МПК: C12G 1/02, опубл. 20.09.2009 г.].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится необходимость подведения дополнительного источника энергии для вибрирования перфорированного диска, а также повышенные требования к щадящим механическим воздействиям на мезгу, несоблюдение которых может привести к снижению качества виноматериалов.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемому объекту и выбранному за прототип является винификатор типа «Универсал», содержащий резервуар с цилиндрическим корпусом и коническим усеченным днищем и крышкой, с люками для загрузки и выгрузки мезги, патрубками отвода виноматериалов и углекислого газа, патрубком подвода дрожжевой разводки, трубой для отвода мезги, мезгонасос с питательной трубой, входящей в нижнюю часть корпуса резервуара, и напорной трубой, входящей в крышку резервуара [Современные способы производства виноградных вин / Г.Г. Валуйко, Д. Цаков, К. Кадар и др.; под. ред. Г.Г. Валуйко.- М.: Легкая и пищевая промышленность,1984. - С. 32].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность массопереноса экстрагируемых веществ на поверхности твердой фазы и в слоях жидкости, что приводит к снижению выхода сусла и производительности винификатора.
Техническим результатом предлагаемой конструкции винификатора является повышение эффективности процесса ферментации.
Поставленный технический результат достигается в винификаторе, содержащем резервуар с цилиндрическим корпусом и коническим усеченным днищем, крышку, люки для загрузки и выгрузки мезги, патрубки отвода виноматериалов и отвода воздуха из резервуара, гидравлический затвор для отвода углекислого газа, патрубок подвода дрожжевой разводки, систему рециркуляции сусла, включающую мезгонасос с всасывающей напорной трубой, система рециркуляции сусла дополнительно содержит камеру, снабженную кольцевым соплом, установленным на ее входном отверстии, и соосным ему выходным отверстием того же диаметра с заточенной и завернутой внутрь камеры кромкой.
Установка в системе рециркуляции сусла цилиндрической камеры, позволяет обеспечивать колебания виноматериалов в резервуаре, что приводит к интенсивному обновлению межфазной поверхности твердой части мезги с ее жидкой частью без дополнительных внешних механических воздействий и ускоряет процесс экстрагирования. Это позволяет сократить длительность процессов брожения и экстракции в винификаторе, улучшить обогащение виноматериалов фенольными и красящими веществами, что приводит к повышению производительности.
При значительных расходах рециркуляционного сусла в крупногабаритных винификаторах рекомендуется выполнять цилиндрическую камеру c соотношением диаметра камеры к диаметру винификатора Dк/Dв=1/4÷1/5, что обеспечит оптимальное орошение «шапки» мезги. Установленное на выходном отверстии напорной трубки кольцевое сопло является входным соплом цилиндрической камеры и его габаритные размеры, в том числе и габаритные размеры выходного отверстия камеры, позволяют оптимизировать колебательную энергию рециркуляции сусла.
На фиг. 1 показан общий вид винификатора, состоящего из резервуара с цилиндрическим корпусом 1, коническим усеченным днищем 2 и крышкой 3. В днище 2 резервуара выполнен патрубок 4 для спуска виноматериалов и разгрузочный люк 5 для выгрузки мезги посредством граблей 6.
Система рециркуляции сусла выполнен в виде установленной в нижней части цилиндрического корпуса 1 резервуара всасывающей трубы 7 мезгонасоса 8, соединенного с цилиндрической камерой 9 посредством напорной трубы 10. Входное отверстие цилиндрической камеры 9 снабжено кольцевым соплом 11, соединенным с напорной трубой 10 и расположенным соосно с выходным отверстием 12 того же диаметра, выполненным с заточенной и завернутой внутрь цилиндрической камеры 9 кромкой.
В крышке 3 резервуара выполнены люк 13 для загрузки мезги и сусла, гидравлический затвор 14, предназначенный для отвода углекислого газа из резервуара, и патрубок отвода воздуха 15 из резервуара при заполнении его мезгой и суслом. На корпусе 1, под всасывающей трубой 7, выполнен патрубок для подачи дрожжевой разводки 16.
Резервуар установлен на опорах 17.
Винификатор работает следующим образом.
Разводка дрожжей подается по патрубку для подачи дрожжевой разводки 16, а затем в загрузочный люк 13 крышки 3 резервуара винификатора вводят виноградную мезгу и сусло, оставляя около 10% свободного пространства, так как мезга при ферментации увеличивается в объеме. Заполнение резервуара мезгой и суслом производится при открытом патрубке отвода воздуха 15, а после заполнения резервуара патрубок отвода воздуха 15 закрывают.
По мере ферментации, через 2-3 часа, происходит разделение мезги на твердую, так называемую «шапку», и жидкую части - сусло. «Шапка» образуется из кожуры и косточек раздавленных виноградных ягод, скапливающихся на поверхности сусла, в верхней части цилиндрического корпуса 1 резервуара винификатора. Если «шапку» не орошать, то контакт твердой части мезги с ее жидкой частью будет минимальным, и процесс ферментации и экстрагирования будет замедлен и неэффективен.
Для орошения «шапки» запускают систему рециркуляции сусла. Мезгонасос 8 откачивает сусло из резервуара через всасывающую трубу 7. Рециркуляционный поток сусла поднимается в верхнюю часть резервуара винификатора по напорной трубе 10 и на входе в камеру 9 проходит через сопло 11. Сусло, проходя через входное сопло 11, формирует кольцевую струю, которая при вытекании через выходное отверстие цилиндрической камеры 9 попадает на острые завернутые края выходного отверстия. В результате образуются периодические локальные возмущения давления в прилегающем пространстве. При этом доля кинетической энергии потока сусла преобразуется в колебательную энергию. Поток сусла на выходе из камеры 9 объединяется с усилением волновых возмущений общего рециркуляционного потока сусла и при его взаимодействии с «шапкой» мезги происходит интенсивное обновление межфазной поверхности и, как следствие, интенсификация процесса экстракции фенольных и красящих веществ из мезги в виноматериалы. Затем мезгонасос 8 отключают и процесс ферментации осуществляется в режиме покоя.
Включение и отключение мезгонасоса 8 осуществляется периодически по программе автоматической циркуляции сусла, определяемой необходимыми качествами целевого продукта - виноматериалов и условиями протекания процесса ферментации и экстракции.
Выделяющийся во время ферментации углекислый газ отводится через гидравлический затвор 14 в крыше 3 резервуара винификатора.
В режиме покоя, при достижении желаемой окраски и экстрактивности виноматериалов несколько часов происходит образование и осушение «шапки» твердой части мезги, после чего открывают патрубок 4 для спуска виноматериалов и направляют их на тихое брожение. Открывают разгрузочный люк 5 для выгрузки оставшейся на дне резервуара мезги и приводят в движение механизм выгрузки выжимки мезги граблями 6.
Колебания виноматериалов в резервуаре винификатора позволяют орошать «шапку» мезги, создавая лучший контакт между жидкой и твердой фазами, в результате чего сокращается длительность процесса ферментации, улучшается обогащение виноматериалов фенольными и красящими веществами, повышается производительность винификатора.
Разработанная конструкция винификатора работает в динамическом режиме, не требует дополнительной энергии для создания вибрационного воздействия на виноматериалы. Резонансные колебания в процессе экстракции обеспечивают снижение вязкости и слизистости мезги, повышают скорость размножения дрожжей, нивелируют деградацию красящих веществ виноградной мезги.
Таким образом, использование винификатора, содержащего резервуар с цилиндрическим корпусом и коническим усеченным днищем, крышку, люки для загрузки и выгрузки мезги, патрубки отвода виноматериалов и отвода воздуха из резервуара, гидравлический затвор для отвода углекислого газа, патрубок подвода дрожжевой разводки, систему рециркуляции сусла, включающую мезгонасос с всасывающей и напорной трубами, камеру, снабженную кольцевым соплом, установленным на ее входном отверстии, и соосным ему выходным отверстием того же диаметра с заточенной и завернутой внутрь камеры кромкой, позволяет повысить эффективность процесса ферментации.