Лекция 6. Оборудование для физико-механической обработки технологических продуктов виноделия (стр. 1 )

ЛЕКЦИЯ 6. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ ВИНОДЕЛИЯ

(2 часа)

1.  Оборудование для осветления продуктов виноделия.

2.  Оборудование для введения различных веществ в продукты виноделия.

3.  Перемешивающие устройства.

На разных этапах производства виноматериалы, вина и другие техно­логические продукты виноделия подвергаются обработке различными ме­тодами, в том числе и физико-механическими. Этими методами осуществ­ляются такие процессы, как осветление (отстаивание, осаждение в поле центробежных сил, фильтрование), сульфитирование, спир­тование, перемешивание и др. Для проведения этих процессов применяется специальное оборудование, в том числе скомплектованное в линии.

В целом оборудование для существующих основных методов фи­зико-механической обработки продуктов виноделия можно разделить на следующие группы, в соответствии с которыми ниже приводится опи­сание этого оборудования: для осветления продуктов виноделия, для введения в продукты виноделия различных веществ, для перемешива­ния виноматериалов и вин.

Кроме того, в последнее время все больше внимания уделяется но­вым физическим методам обработки продуктов виноделия: флотации, электрофлотации, электроплазмолизу, механо - и электроимпульсной, а также ультразвуковой, облучению ИК - и УФ-лучами и т. д. Для прове­дения некоторых из этих процессов также создается соответствующее оборудование.

1. Оборудование для осветления продуктов виноделия

Для осветления продуктов виноделия предназначены отстойники, сепараторы, фильтры, центрифуги.

Отстойники. Отстаивание, как правило, проводится в обычных ре­зервуарах, оборудованных соответствующей арматурой, где частицы оседают под действием собственной силы тяжести. Мельчайшие части­цы оседают чрезвычайно медленно, несмотря на применение флокулянтов, поэтому метод отстаивания не всегда может быть использован для осветления продуктов виноделия, особенно при поточном производстве.

В зависимости от содержания твердой фазы в суспензии различают два вида осаждения: свободное, когда содержание твердой фазы не пре­вышает 10%, и стесненное, когда количество ее более 10%.

Значительно более целесообразно проводить осветление во взве­шенной среде осадка. В основу этого способа положен принцип стесненного осаждения частиц при направленном движении продукта в вертикаль­ном резервуаре снизу вверх, когда скорость восходящего потока меньше скорости свободного осаждения частиц.

Рис. 1. Осветлитель ВУД-О (технологическая схема): 1 - корпус; 2 - патрубок подачи виноматериала; 3 - коническое днище; 4 - переточная труба; 5 - сборник осветленного материала; 6, 8 - отводные трубы; 7 - регулирующий вентиль; 9 - патрубок отвода осадка

На основе этого принципа созданы осветлители ВУД-О, ОВ-600, ВЛО-О. Осветлитель ВУД-О (рис. 1) работает следующим образом. Виноматериал после смешивания с осветляющими через патрубок непрерывно подается в зону коагуляции аппарата, где, равномерно распределяясь по его площади, движется снизу вверх скоростью меньше скорости свободного осаждения частиц. При этом наблюдается стесненное осаждение взвеси и образование границы осветленной жидкости и суспензии (взвешенно-контактный слой осадков). При прохождении сквозь этот слой виноматериал осветляется, собирается в сборнике и непрерывно удаляется из осветлителя через патрубок. Избыток осадка взвешенно-контактного слоя вводится через патрубок в осадкоуплотнитель. Здесь осадок уплотняется и затем непрерывно или периодически удаляется через другой патрубок.

Обработка виноматериалов во взвешенно-контактной среде клеевых осадков, концентрация которых во много раз превышает их исходное количество, позволяет значительно интенсифицировать физико-химические процессы коагулирования взвеси и увеличивать скорость осаждения суспензии.

Аппараты типа ВУД-О можно применять для осветления виноматериалов и вин, предварительно обработанных ЖКС, бентонитом и ПАА. При скорости восходящего потока продукта в зоне коагулирования 0,3-0,9 мм/с и объемной концентрации взвешенно-контактного слоя 0,148 – 0,156 процесс осветления длится 1,5-3,0 ч. При этом достигается степень очистки виноматериала (98,71-99,12%). Скорость потока для каждого вида виноматериала или вина может определиться эксперементально или аналитически.

Осветлитель ВУД-О входит в линию ВЛО и имеет производительность 600 дал/ч.

Сепараторы. Для осветления продуктов виноделия в поле дейст­вия центробежных сил широко распространены сепараторы. Их приме­няют

·  для осветления сусла, чтобы исключить влияние посторонних примесей на процесс брожения;

·  для осветления мутных с большим ко­личеством дрожжей виноградных и плодово-ягодных вин;

·  для отделе­ния оклеивающих и других веществ без их осаждения;

·  для отделения вина от дрожжевых осадков;

·  для стерилизации вин.

Вино, полученное из осветленного с помощью сепаратора сусла, значительно легче фильт­руется. Кроме того, сепараторы позволяют сократить срок осветления вин. Так, например, операция оклейки вина, требующая обычно для полного завершения процесса осаждения 12-14 сут, при применении сепараторов сокращается до 2-3 сут.

Выпускаемые сепараторы разли­чаются по конструкции разделяющих устройств (цилиндрические вставки, конические тарелки), способом выгрузки осадка, структурой рабочего цикла, устройством механизма выгрузки осадка, способом по­дачи и отвода продукта и др.

Основные типы сепараторов камерный с цилиндрически­ми вставками и тарельчатый с периодической ручной вы­грузкой осадка.

Рис. 2. Принципиальные схемы сепараторов: а - камерного; б - тарельчатого с периодической ручной выгрузкой осадка; в - то же, с центробежной пульсирующей выгрузкой осадка

Характерной особенностью сепараторов с центробежной пульси­рующей выгрузкой осадка (рис. 2) является наличие разгрузочных отверстий на периферии барабана, которые перекрываются подвижным элементом во время накопления в шламовом пространстве выделяемого осадка и открываются для центробежного удаления осадка на ходу шины без останова барабана. Подвижный элемент обычно перемещается при помощи изменения разности гидростатических давлений, действующих на элементы разгрузочного устройства.

При вращении барабана в жидкости возникает гидростатическое давление, величина которого определяется размером барабана, час­тотой вращения его и плотностью обрабатываемого продукта. Для пере­крытия каналов на периферии барабана имеется поршень. Если в полости создать гидростатическое давление обеспечивающее силу, достаточно превышающую силу, создаваемую давлением, то пор­шень надежно перекроет каналы и осадок, выделяемый при работе сепаратора, будет накапливаться в шламовом пространстве.

Гидростатическое давление в полости проще всего может быть создано подачей во вращающийся барабан буферной жидкости - водо­проводной воды. При заполнении шламового пространства осадком необходимо разгрузить барабан, т. е. опустить поршень и от­крыть разгрузочные каналы. Это можно осуществить двумя способами.

По первому способу при помощи какого-либо гидромеханизма открывают каналы. При этом жидкость из полости будет под дейст­вием центробежной силы выброшена, давление исчезнет, поршень опустится, открыв каналы для разгрузки содержимого барабана в приемник.

Второй способ предусматривает подачу воды (или другой жидко­сти) по каналу в полость. Создается давление, сила кото­рого давит на диафрагму, заставляет поршень опус­титься, открывая разгрузочные каналы

Движущей силой, перемещающей подвижной эле­мент для разгрузки барабана, может быть либо давление в барабане от продукта, либо внешнее давление, вызываемое подачей буферной жид­кости в определенные полости барабана.

Общим признаком, объединяющим почти все конструкции сепара­торов с центробежной пульсирующей выгрузкой осадка, является цик­личность процесса, состоящего из следующих основных этапов: закры­тие разгрузочных отверстий, сепарирование, разгрузка барабана, повторное закрытие разгрузочных отверстий и т. д. В зависимости от кон­струкции сепаратора цикл его работы может включать и другие проме­жуточные этапы.

Конструкции разгрузочных устройств весьма разнообразны. Известны сепараторы с верхним, нижним и радиальным расположением подвижного элемента, перекрывающего разгрузочные щели барабана, с подачей буферной жидкости в барабан во время сепарирования и подачей буферной жидкости только в момент разгрузки; с подвижным элементом, перемещающимся при изменении частоты вращения барабана или при накоплении определенного количества осадка в барабане, а также с разгрузкой при подаче воздуха в соответствующие полости.

Из схемы, показанной на рис. 2, в, видно, что при неконтролируемой подаче буферной жидкости для разгрузки каналы будут открыты продолжительное время, и все содержимое барабана в этот промежуток времени будет выбрасываться в приемник. Поэтому, во избежание излишних потерь продукта, необходимо перекрывать подачу его в сепаратор в период разгрузки барабана. При этом сепаратор работает по циклу: закрытие разгрузочных отверстий, сепарирование, прекращение подачи продукта, открытие разгрузочных отверстий, выгрузка осадка, закрытие разгрузочных отверстий, возобновление подачи продукта и т. д. Этот цикл работы сепаратора с центробежной пульсирующей вы­грузкой осадка наиболее распространен.

Однако при полной разгрузке барабана, даже при прекращении по­дачи продукта, из него одновременно с осадком выбрасывается жидкая фаза (особенно при сепарировании суспензий), что значительно снижает эффективность применения сепаратора. В связи с этим производят либо частичную разгрузку барабана сепаратора (при кратковременном от­крытии разгрузочных щелей), либо используют сепараторы с двухэтапной разгрузкой.

Наибольший интерес представляют герметические сепараторы, в которых продукт полностью изолирован от контакта с воздухом.

Для винодельческого производства разработано несколько марок сепараторов: ВСЛ, ВОК, ВОИ, ВСУ, ВСЗ-6, ВСЗ-12, имеющих произво­дительность соответственно 2, 10, 6, 7-10 и 12 м3/ч. Все они относятся к машинам непрерывного действия с пульсирующей центробежной вы­грузкой осадка.