Технология виноделия

11

Прессы предназначены для отделения cycлa от мезги после отбора сусла первой фракции на стекателях; при этом норма выхода прессовых фракций сусла около 25 дал/т, а влажность выходящей выжимки не должна превышать 55—56% (особенно после пресса непрерывного действия). В отдельных случаях прессуются целые грозди винограда. Некоторые схемы производства красных вин предусматривают подачу на прессование уже сброженной мезги после отделения от нее большей части полученного при брожении вина.

Истирание кожицы ягод, раздавливанием и перетирание виноградных семян, происходящие в прессах, ухудшают качество сусла.

Разработанные для винодельческой промышленности прессы делятся на две группы: периодического и непрерывного действия. По способу создания давления прессы первой группы,' в свою очередь, разделяются на механические, механические с гидродожатием гидравлические, пневматические;' прессы второй группы в основном механические. В качестве приемника мезги и рабочего органа в' прессах периодического действия чаще всего используются корзины и поршни', а в некоторых конструкциях—ленты и баллоны. В прессах непрерывного действия рабочими органами служат шнеки ,ленты ,эксцентрики, валки и другие .

Прессы периодического действия. Наибольший интерес из них представляют поршневые гидравлические прессы бокового давления и пневматические, выпускаемые в Италии, Франции, Швейцарии, ФРГ и в разных вариантах. Примером может cлужить

пресс HP (рис. 1.8), выпускаемым фирмой Bucher (Швейцария).

Несмотря на общие недостатки, присущие всем прессам периодического действия (низкая производительность большие затраты труда), эти прессы имеют и ряд преимуществ, а именно обеспечение регулируемого “щадящего” режима прессования в зависимости от сорта винограда, степени его зрелости и т. п. факторов. Соблюдение режимов прессования с учетом этих факторов может осуществляться при помощи микро-ЭВМ. Такие прессы обеспечивают не только получение сусла высокого качества, по и несколько больший выход его. Например, пневматические баллонные прессы обеспечивают наилучшее качество сусла (из всех известных конструкции прессов) благодаря осуществляемому в них радиальному давлению, способствующему растягиванию мезги (а не уплотнению ее) по внутренней поверхности корзины (барабана).

Все прессы периодического действия обеспечивают получение сусла нескольких давлении (за счет возврата рабочих органов в исходное положение и вращения корзины).

Благодаря упомянутым преимуществам прессы периодического действия применяют при производстве марочных вин. Возможно также и использование их для предварительного отжатия мезги; дожатия ее в таких случаях осуществляют на прессах непрерывного действия (чаще всего шнековых).

Прессы непрерывного действия. Они более производительны, позволяют автоматизировать переработку винограда, хотя сусло получаемое на большинстве типов этих .прессов, более низкого качества. Самыми распространенными прессами этой группы являются шнековые, причем 'конструктивно они 'выполняются весьма по-разному в зависимости, от количества шнеков.

На наших (отечественных) предприятиях наиболее широко применяются двухшнековые прессы с последовательно расположенными шнеками (рис. •1.9):' ВПНД-5 (ВПО-5), В.ПНД-10 (ВПО-10), ' ВПО-20А, ВПО-ЗОА, ВПО-50, ВПО-100, ВПС-20. Принципиально они устроены одинаково.

Мезга из бункера поступает на транспортирующий шнек. При этом часть 'сусла через сетку корпуса стекает в его нижнюю часть и отводится по патрубку. 'По мере продвижения мезги посредством транспортирующего шнека происходит отбор | сусла второй фракции, стекающего через перфорированный барабан в поддон.

Транспортирующий и прессующий шнеки вращаются в разные стороны, поэтому в месте перехода мезги с одного шнека

на другой происходит рыхление мезги перед подачей в камеру прессования, где осуществляется отбор сусла третьей фракции, 'стекающего через перфорированную поверхность барабана в камеру корпуса, откуда она отводится через патрубок в сусло-сборник третьей фракции.

Степень сжатия обусловливается величиной кольцевого зазора между конусом и торцом цилиндра. Величина этого зазора, а следовательно, и степень влажности выжимок регулируются изменением давления в гидросистеме при помощи регулировочного винта. Гидрорегулятор установлен между маслонасосом и гидроцилиндрами и связан с ними системой трубопроводов. Давление в гидросистеме создается встроенным поршневым маслонасосом, который приводится в действие от звездочки, жестко закрепленной на конце главного вала.

Вращение прессующему шнеку передается через клиноременную и зубчатую передачи, а транспортирующему шнеку посредством цепной передачи (рис. 1.9,6).

Основными конструктивными элементами гидравлической системы .являются гидроцилиндры двухстороннего действия и насосная установка (рис. 1.9, в). Давление в гидросистеме может достигать 12,5 МПа.

Прессы ВПНД-5 (ВПО-5) и ВПНД-10 (ВПО-10) несколько различаются кинематикой (частота вращения обоих шнеков в них одинакова). Прессы ВПО-50 и ВПО-100 оснащены насосными устройствами с индивидуальными приводами, а в прессе ВПО-100 имеется специальное устройство для рыхления выжимок, смонтированное на конусе. В прессе ВПС-20 между шнеками в цилиндре находится так называемая разделительная

камера, способствующая большему отбору сусла высокого качества и препятствующие возврату мезги.

Техническая характеристика двухшнековых прессов

Марка	ВПНД-5	ВПНД-10	ВПО-20А
	(ВПО-5)	(ВПО-10)
Производительность, т/ч	5	10	20
Давление (максимальное) на мезгу, МПа	1.4	1.4	^1.4
Диаметр цилиндра (внутренний), мм	422	523	560
Шаг шнека, мм
транспортирующего	246	300	330
прессующего	205	250.	280
Частота вращения шнека ,об/мин
транспортирующего	5,0	2,7	7.5.
прессующего	5,0	2,7	3.5.
Мощность привода (суммарная),кВт	10	8,5	15
Масса, кг	2090	2500	3900

Марка	ВПО-ЗОА	ВПО-50	ВПО-100	ВПС-20.
Производительность, т/ч	30	50	100	20
Давление (максимальное) на мезгу МПа	1,4	1,4	1,4	1,4
Диаметр цилиндра (внутренний),мм	650	800	1100	523
Шаг шнека, мм
транспортирующего	380	470	600	300
прессующего	320	400	500	250
Частота вращения шнека, об/мин
транспортирующего	7,5	7,5	600	6.8
прессующего	3,5	3,5	3,5	3,6
Мощность привода (суммарная), кВт	18,5	24,2	48,3	11
Масса, кг	4810	8300	15000	3400

Расчет производительности шнековых прессов имеет свои особенности, так как количество материала, перемещаемого шнеком, непрерывно уменьшается в связи с отбором сусла, а его физико-механические свойства изменяются, поэтому в общую формулу, по которой рассчитывают производительность устройств непрерывного действия, следует внести некоторые уточнения. Так, следует учитывать противодавление со стороны конуса и другие факторы.

Энергия, расходуемая при работе шнекового пресса тратится на привод шнеков, сжатие и раздавливание продукта, его перемещение и преодоление сил трения, причем последняя составляющая весьма велика и. представляет большую часть расходуемой энергии. Кроме того, при наличии гидрорегулятора энергия тратится и на гидронасос.

Ряд зарубежных фирм—Соlin, Blachere (Франция), Sernagiotto,'Aguzolli Guido (Италия), Valley Foundry (США) и др. также производят двух- и многошнековые прессы. Наряду с многошнековыми прессами выпускаются и одношнековые (по типу прессов ВПД-7, изготовлявшихся в СССР ранее).

Интерес представляют и так называемые импульсные шнековые прессы, выпускаемые за рубежом в последнее время (Италия, Франция). Они работают по принципу поршневых, но рабочим органом в них является поступательно перемещающийся шнек, отжимающий мезгу. В обратном направлении шнек перемещается с одновременным вращением (как бы выворачиваясь из мезги). Затем цикл повторяется. Продолжительность рабочего хода—20—30 с, обратного—10—15 с. Такие конструкция и режим прессования обеспечивают получение сусла высокого качества.

Конструктивно импульсные прессы (одношнековые) могут быть выполнены по-разному: с гидравлическим механизмом, обеспечивающим поступательное перемещение шнека, и с отделяющейся частью шнека. Последний вариант приведен на рис. 1.10.

В двухшнековых прессах с последовательно расположенными шнеками вместо поступательного перемещения шнеков тот же эффект может быть достигнут периодическим продольным перемещением запорного конуса.

Из непрерывнодействующих прессов других типов следует отметить ленточные. В них и качестве прессующих элементов используются две бесконечные ленты, расстояние между которыми регулируют в зависимости от качества обрабатываемого продукта и требуемой степени прессования. Прессование происходит в непрерывном потоке при постепенно увеличивающемся давлении.

Наибольший практический интерес представляет оригинальный ленточный пресс NOLM (рис. 1.11,а) фирмы Sernagiotto (Италия). Пресс имеет три зоны—стекания, прессования и отжатия. Такая конструкция позволяет получать 90% сусла в течение 2 мин. Давление на мезгу в зоне отжатия достигает 1,2МПа, причем без перетирания мезги.

Толщина слоя мезги в этой зоне - 3-5.см. Лента выполнена перфорированной из

статического материала. Рабочие и конструктивные параметры пресса могут изменяться (скорости лент, угол между ними, давление и др.). Производительность пресса—10-15 т/ч

Другой вариант пресса NOLM (рис. 1.11,6) представляет собой сочетание пресса со стекателем и позволяет получать четыре фракции сусла. Зона 1 выполняет роль бункера-стекателя, зона 2—самого стекателя. Здесь мезга не подвергается никакому силовому воздействию, поэтому получаемое сусло—это сусло-самотек. Отжатие мезги (с постепенно возрастающим давлением) начинается в зоне 3. В зоне IV воздействие на мезгу осуществляется при ее прохождении между лентами и системой валков.

Затраты энергии в прессах такого типа невелики, даже меньше, чем в шнековых (= на 30%'), а по сравнению с горизонтальными прессами периодического действия ленточные прессы выгоднее почти в 4 раза.

Также создан ленточный пресс марки. КПЕ производительностью 5 т/ч. Он предназначен для прессования винограда целыми гроздями.

Создан и щековый пресс ВПГ, представляющий собой шнековый бункер-питатель, оснащенный внутренними перфорированными стенками, перфорированным желобом с разгрузочным шнеком и перфорированной подвижной щекой, установленной над шнеком параллельно его оси. Виноград прессуется в результате колебательного движения щеки. Высвободившееся сусло отделяется через отверстия в стенках и желобе бункера и отводится в суслосборник. Размятые грозди из щекового пресса поступают в шнековый пресс для окончательного отжима сусла .

Применение современных высокопроизводительных прессов, в частности шнековых, приводит к необходимости разработки и применения дополнительного оборудования для грубого осветления сусла перед брожением.

В качестве фильтров грубой очистки могут быть использованы перфорированные регенерирующиеся поверхности .

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРОДУКТОВ ПРЕССОВАНИЕМ

В пищевой промышленности применяются прессы самых разнообразных конструкций. Их можно разделить на две большие группы: гидравлические и механические.

Гидравлический пресс работает по законам гидравлики. Основным узлом пресса является рабочий цилиндр, внутри которого перемещается плунжер, соединенный с подвижной плитой. Плунжер приводится в движение жидкостью высокого давления.

Прессуемый материал помещается между подвижной и неподвижной плитами.

Сила давления, создаваемая поршнем на материал, прямо пропорциональна его площади:

P=pF,

где р — давление в гидросистеме, Н/м²; F—площадь поршня, м².

Гидравлические прессы широко применяются при переработке фруктов и овощей с целью получения соков, для производства ликеров и эссенций.

На рис. 22.2 представлена схема установки для переработки фруктов на сок.

В сахарной промышленности для обезвоживания жома применяются наклонные горизонтальные и вертикальные шнековые прессы с одно- и двусторонним отжатием. Прессы двустороннего отжатия более производительны, чем прессы с односторонним отжатием, и позволяют отжимать жом до более низкой конечной влажности.

Наклонный шнековый пресс (рис. 22.3) предназначен для отжатия жома. Жом поступает в сепаратор, где из него частично удаляется вода, а затем в пресс, где отжимается основная часть воды. Часть отжатой воды проходит через цилиндрическое сито и удаляется через штуцер 9, другая часть воды проходит через сито 3 в полую часть вала шнека и удаляется через отверстие 10 и штуцер 9. Выгрузка отжатого жома производится через кольцевые отверстия между коническим ситом и корпусом отжимного шнека. Размер отверстия влияет на продолжительность пребывания жома в прессе и степень отжатия воды и регулируется специальным приспособлением 6.

Горизонтальные и наклонные прессы имеют аналогичную конструкцию. В отличие от горизонтальных прессов в наклонных не происходит частичного смешения отжатого жома с удаляемой жидкостью.

Вертикальный шнековый пресс показан на рис. 22.4. Основной частью пресса является полый вертикальный шнек, установленный в специальных траверсах. На кожухе шнека с противоположных сторон расположены контрлопасти, которые входят в промежутки между лопастями шнека и препятствуют вращению материала вместе со шнеком. Контрлопасти имеют отверстия, через которые проходит пар, подводимый по трубопроводу.

В верхней части пресса расположена воронка для загрузки материала, а под ней по цилиндрической образующей — цилиндрические разъемные сита с коническими отверстиями. Влажный жом на прессование поступает через воронку и верхними лопас­тями шнека направляется вниз, в зону с меньшим поперечным сечением, где происходит отжатие воды. Часть отпрессованной воды выходит через отверстия цилиндрического сита, а другая часть— через полый вал шнека. Выделенная вода по каналу 10 и штуцеру 9 удаляется из пресса.

В нижней части цилиндрического сита расположено подвижное коническое сито, которое можно поднимать и опускать ,при помощи болтов 7. Изменением размера щели между этим ситом и нижней частью цилиндрического сита регулируется степень отжатия жома.

Отжатый жом, выходящий через щель, образованную коническим и цилиндрическим ситами, при помощи скребков выгружается из шнека.

Двухшнековый пресс (рис. 22.5) оборудован двумя параллельно установленными шнеками, вращающимися навстречу друг другу. В корпусе и крышках шнека имеются цилиндрические фильтрующие сита с коническими отверстиями, изготовленные из нержавеющей стали.

Конструкция пресса позволяет быстро проводить процесс обезвоживания.

Частота вращения шнеков может регулироваться гидромуфтой от 1,45 до 3 мин'. От частоты вращения шнека зависят его производительность влажность отпрессованного жома и расход энергии.

Показатели работы пресса зависят от равномерности питания его жомом. При недостаточной загрузке пресса жомом влажность жома увеличивается .

Производительность прессов по отжатому жому определяется по выражению

Q = рfFt(n/60) (22.6)

где р—плотность отжатого жома, кг/м³; (f—отношение площади, занятой прерывистыми витками шнека, к площади винтовой поверхности; F—площадь кольцевого выходного отверстия или в случае перфорированного диска сумма площадей свободного сечения диска, м²; t — шаг витка шнека в выходной щели, м; n—частота вращения шнека, мин.

Мощность привода пресса (в кВт) складывается из ряда составляющих:

N= (N1+N2+N3+N4+N5)/jпр,(22.7)

где N1, N2 ,N3, N4, N5—мощность, необходимая для преодоления сил трения продукта соответственно по ситовому корпусу, поверхности корпуса, поверхности витков шнека, для сжатия жома, перемещения жома; jпр — коэффициент полезного действия привода.

На степень отжатия жома оказывают основное влияние форма проходной части прессов и время пребывания жома в прессе.

Штемпельные и ротационные прессы применяются для брикетирования сухого жома. Ротационные прессы имеют плоскую или цилиндрическую матрицу. В штемпельных прессах матрица является неподвижной, а пуансон (штемпель) совершает возвратно-поступательное движение. В таких прессах наблюдаются большие инерционные силы при прессовании, поэтому они должны устанавливаться на массивных фундаментах.

Одна из конструкций ротационного пресса с горизонтальной плоской матрицей показана на рис. 22.6. Основной частью пресса является прессующий узел, состоящий из матрицы и прессующих валков, устройства для среза гранул и полого вала. Матрица установлена на полом валу. и вращается вместе с ним. Конический распределитель служит для направления сухого материала под валки.

Спрессованный материал на выходе из отверстия матрицы срезается ножом и лопастью направляется в выгружной лоток. Зазор между матрицей и лезвием ножа должен быть не более 0,5 мм. Необходимо, чтобы нож перекрывал рабочую ширину матрицы; лезвие его должно располагаться параллельно нижней плоскости матрицы. Угол наклона ножа к горизонтальной плоскости составляет 30°.

Для срезания брикета устанавливаются четыре ножа. Если необходимо получить более крупные брикеты, количество ножей уменьшают.

Дисковый пресс, используемый в производстве прессованного сахара-рафинада, состоит из следующих основных узлов: набивной коробки для приема рафинадной кашки; диска с матрицами и пуансонами; упора для прессования брусков рафинада; механизма для натирки стола; механизма для подачи сахара в матрицы; механизма для выталкивания отпрессованных брусков рафинада; механизма для подъема пуансонов; механизма для поворота диска, привода и станины.

Стол пресса совершает вращательное движение против часовой стрелки в горизонтальной плоскости (рис. 22.7). Во время одного оборота стол делает четыре остановки, при которых совершаются последовательно следующие операции: 1—заполнение матрицы рафинадной кашкой; II — формование при движении пуансона вверх; III — выталкивание брусков сахара пуансоном из матрицы; IV — очистка пуансона от остатков сахара и натирка мастикой.

Матрицы пресса выполнены в виде латунных коробок, которые вставлены в отверстия диска.

Специальные установки для получения тихих вин

Помимо особенностей исходного сырья и способов его переработки при получении отдельных типов вин решающее значение имеют специальные технологические приемы получения и обработки виноматериалов. К числу таких приемов относятся; нагревание, спиртование, ароматизация, насыщение диоксидом углерода и др.

Установка для получения кагора. При выработке кагорных материалов мезга подвергается термической обработке—нагреванию в установках БРК-ЗМ.' Входящие в установку аппараты могут' быть использованы как стекатели, а также для настаивания сусла на мезге.

Установка БРК-ЗМ, как и установка УКС-ЗМ состоит из трех отдельных металлических резервуаров. 'Принципиально они одинаковы, но в резервуарах установки БРК-ЗМ (рис. 2.4) имеется мешалка-подогреватель, отсутствуют переточные бачки, сетки, гидрозатворы.

Дробленая мезга подается в резервуар, где за счет пропускания пара по змеевикам и рубашкам нагревается до 60—65 °С и выдерживается при этой температуре в течение 4 ч. Затем мезгу охлаждают. В процессе нагрева, выдержки и охлаждения проводят периодическое перемешивание мезги.

После охлаждения отбирают сусло-самотек, а стекшую мезгу через нижний люк выгружают в винтовой конвейер и подают в пресс.

Производительность установки БРК-ЗМ по винограду при одном обороте каждого аппарата 60 т/сут; вместимость (полная) всей установки 60 м³, полезная — 56 м³, одного резервуара—20 м³; расход пара 74,9 кг/ч; габаритные размеры 14 000 Х 3500Х6500 мм; масса 15800 кг.

Установка для получения портвейна.. При производстве портвейнов в основе технологии помимо настаивания сусла на мезге или нагрева мезги лежит процесс теплового воздействия на вино с ограниченным доступом воздуха. Аппаратурное оформление процесса может быть выполнено по-разному, но в любом случае процесс ведется в резервуарах различных типов: изоляцией или без; с подогревающими устройствами или без них т. д.

Установка для получения портвейна в непрерывном потоке (рис. 2.5) включает четыре эмалированных резервуара по. 1500 дал, размещенных в два яруса. Все резервуары соединены винопроводом с трехходовыми кранами, снабжены термометрами и воздушными краниками. На питающем винопроводе установлен дозатор кислорода, а на выходном — регулирующий вентиль для регулирования потока вина.

Холодный виноматериал обогащается кислородом и проходит через змеевик резервуара IV, откуда поступает в резервуар /. Здесь вино нагревается до 50—65 °С и направляется в. резервуар II, в котором нагревается до 65—70 °С. Из резервуаpa // вино переходит в резервуар ///,а из него—в IV, где постепенно самоохлаждается. Цикл обработки длится,. 4 сутки. Обработанное вино перекачивается в железобетонные резервуары на хранение. Способ позволяет в короткий срок получать типичные портвейны хорошего качества. Производительность установки— 1500. дал/сут.

Установка для получения мадеры.. При производстве мадеры термическая обработка вина производится в условиях, обеспечивающих доступ к вину кислорода.. Классическая технология мадеризации. вина, в бочках' на солнечных площадках в оранжереях требует больших затрат труда. Разработана технология непрерывной мадеризации вин с использованием металлических резервуаров различных типов; Примером может служить установка А. А. Преображенского (рис. 2.6).

Подготовленный к производству купажированный виноматериал нагревается до 40—45 С и направляется в герметический резервуар, где оставляется воздушная камера .объемом 0,5 :м³.Виноматериал в резервуаре периодически перемешивается насосом для обогащения его кислородом. В резервуаре температура жидкости доводится до 50—55 "С. Возможен и нагрев материала в самом резервуаре без предварительного подогрева. Процесс обработки продолжается 2—3 мес. В течение этого срока в надвинное пространство подается кислород, а жидкость перекачивается насосом из нижней части, резервуара в верхнюю По окончании процесса мадеризации вино охлаждается до нормальной температуры.

Установки для получения хереса Более специфичны установки для производства хереса, которое основано на использовании пленкообразующих дрожжей. Наряду с приготовлением хереса в дубовых бочках используются установки непрерывного действия. Они представляют собой систему последовательно соединенных между собой металлических резервуаров. Резервуары могут быть цилиндрическими вертикальными и горизонтальными, прямоугольными (в плане) горизонтальными, трубчатыми, воронкообразными.