Вина получают спиртовым сбраживанием соков. В современном виноделии применяют три основных способа брожения сусла: стационарный, доливной и непрерывный.
По окончании брожения и осветления полученное молодое вино снимают с дрожжевого осадка и направляют на выдержку или специальную обработку.
Приготовление вина связано с жизнедеятельностью дрожжей, их развитием и обменом веществ. Одним из основных факторов, ограничивающих рост дрожжей, является концентрация этилового спирта. При этом брожение ведется в анаэробных условиях, а одним из важнейших факторов является температура. Она зависит от количества выделяющейся при брожении теплоты, от потерь теплоты за счет теплоотдачи через стенки резервуаров и от температуры окружающего воздуха. Так, время, необходимое для полного выбраживания сахара при 20…22 °С, составляет в среднем 5…6 сут, при 14…18 °С – 9…10 сут.
Стационарный способ брожения сусла состоит в том, что определенный объем сусла сбраживается с начала до конца в одном резервуаре.
Доливной способ брожения сусла отличается тем, что процесс идет не в постоянном объеме исходного сусла, а при периодических доливах новых его порций. В этих условиях бродящая среда периодически пополняется питательными веществами, концентрация продуктов брожения уменьшается и температура бродящего сусла понижается. Такой способ обеспечивает возможность проведения процесса в крупных резервуарах без принудительного охлаждения.
Способ непрерывного брожения сусла основан на ведении процесса в условиях регламентированного потока бродящего сусла. Для осуществления этого процесса применяют установки типа БА-1, ВБУ-4Н, ВКМ-5, УНС-Э и др.
Рис. 23.12. Принципиальная схема установки БА-1 для непрерывного брожения сусла
Установка непрерывного брожения сусла БА-1 (рис. 23.12), производительностью 700 дал/сут, представляет собой батарею из шести бродильных резервуаров 4, оснащенных рубашками 5 вместимостью по 2 тыс. дал, пяти переливных баков 10 вместимостью по 190 дал и одного сливного бака 17.
В верхней части бродильные резервуары соединены между собой переливными трубами 12 для заполнения установки и выравнивания уровня бродящего сусла во всех резервуарах. Все бродильные резервуары снабжены гидравлическими клапанами 11 со сливными трубами 13. Переливные баки 10 в верхней части соединены между собой газовыми трубами 14 для прохождения диоксида углерода и трубами с соленоидными вентилями 15 для автоматического вывода диоксида углерода и понижения давления в резервуарах установки. Отвод диоксида углерода осуществляется по трубе 18.
Бродильный резервуар 4 (I) оснащен поплавковым реле 6 с контактами 7 для включения и выключения насоса 3, подающего исходное сусло через обратный клапан 2 и кран 1, снабженных трубными крестовинами 16, соленоидными вентилями 15. Сливной бак 17 оснащен трубой для отвода виноматериала 19 из установки.
При вводе установки в работу сначала открывают кран 1 и вентиль 15 (все остальные закрыты). Резервуар 4 (I) заполняют суслом до уровня переливной трубы 12. Затем вводят дрожжевую разводку. После сбраживания 5…6 % сахара подачу сусла в резервуар 4 (I) возобновляют. Светлое сусло вытесняет бродящее из этого резервуара в следующий резервуар и т.д. Скорость подачи исходного сусла должна соответствовать времени заполнения всех бродильных резервуаров в течение 2…3 суток в зависимости от скорости брожения.
Если в резервуаре 4 (VI) виноматериал имеет концентрацию сахара 3…5 %, установку переводят на непрерывный процесс брожения при периодическом движении продукта. Для этого закрывают вентили 15, открывают кран на трубе 19 и включают систему автоматического регулирования подачи исходного сусла и отвода диоксида углерода.
Во всех бродильных резервуарах происходит брожение сусла. Выделяющийся диоксид углерода накапливается в верхней части и создает давление, которое одинаково во всех резервуарах, так как они соединены между собой трубами 8. В результате повышения давления происходит подъем бродящей массы из бродильных резервуаров по трубам 9 в переливные баки 10.
Давление и уровень жидкости во всех бродильных резервуарах одинаковы и поэтому в переливные баки 10 поступает одинаковое количество бродящей массы. Из последнего – бродильного – резервуара 4 (VI) виноматериал поднимается в сливной бак 17, а так как кран на трубе 19 открыт, виноматериал из него направляется по сливной трубе 20 в винохранилище для дображивания и отстаивания.
Универсальная установка ВБУ-4Н (рис. 23.13) предназначена для сбраживания сусла при производстве белых вин (десертных, крепленых, полусладких и сухих) в потоке. Она состоит из головных резервуаров 1 с поплавковыми реле 2 и электромагнитными клапанами 3, отборочно-компенсационных баков 4 и накопительных емкостей 6, а также промежуточных резервуаров 5. В установку входят четырнадцать резервуаров вместимостью по 1000 дал, объединенных переливными трубами через проходные или трехходовые краны. Головные резервуары 1 (первый, второй, четвертый и девятый) соединены с последующими промежуточными проходными кранами и обратными клапанами. Они снабжены патрубками для закачивания свежего сусла и обратными клапанами для предотвращения обратного потока. Сусло подается через трехходовые краны, что позволяет подкачивать его в верхнюю или нижнюю полость. На верхней горловине смонтированы поплавковые реле.
Верхние газовые камеры резервуаров, кроме головных, связаны с газовым коллектором клапанами перепада давления. Между первым и вторым, вторым и третьим, четвертым и пятым, девятым и десятым резервуарами установлены отборочно-компенсационные баки, которые фланцами крепятся к коллектору. На горловинах баков установлены электромагнитные клапаны для выпуска диоксида углерода, которые соединены трубами и шлангами с газовыми камерами головных резервуаров.
Для регулирования перетоков предусмотрен вентиль между баком и трубой, связывающий газовую камеру с клапаном выпуска углекислого газа. К фланцам патрубков, приваренных к донышкам баков, присоединяется колено через трехходовой кран, связывающий бак с резервуаром. Нижние сливные патрубки через проходные краны соединены с общим коллектором виноматериала, дополнительные краны и отводы делят его на четыре секции. Первая и вторая секции сообщаются с накопительными емкостями. Емкостями третьей и четвертой секций являются последние резервуары соответствующих секций.
Ввиду того, что первая и вторая секции в основном предназначены для выработки крепленых и десертных вин, к ним предусмотрено специальное устройство, позволяющее спиртовать подброженное сусло в потоке. Внутри него имеется поплавковое реле, регулирующее подачу определенного количества спирта. Устройство соединено с клапаном выпуска углекислого газа, а газовая полость его через вентиль – с газовой полостью резервуара.
Для наблюдения за процессом брожения на каждом резервуаре на различной высоте установлены манометр и пробные краники.
В основу работы установки заложен принцип создания перепадов избыточного давления за счет выделяющегося при брожении углекислого газа, воздействующего на находящееся внутри резервуара сусло и способствующего перетеканию его из одного резервуара в другой по переливным трубам. Принцип работы всех четырех секций одинаков, но число резервуаров может быть разным, что дает возможность получать тот или иной тип вин.
Техническая характеристика установки ВБУ-4Н
Объемная производительность, дал/ч…………………………… 500
Производительность по сброженному сахару
для вин различных типов, кг/ч:
сухие………………………………………………………………….. 801,5
полусухие…………………………………………………………… 613
крепленые полусухие…………………………………………… 669
крепленые полусладкие………………………………………… 229
Рабочее давление бродильного резервуара, МПа………….. 0,049
Вместимость бродильного резервуара, дал…………………… 1000
Общая вместимость установки, дал……………………………… 14 250
Коэффициент заполнения емкостей суслом…………………… 0,93
Потребляемая электроэнергия, кВт×ч…………………………… 11
Габаритные размеры, мм…………………………………………….. 22 950´5850´6000
Масса, кг…………………………………………………………………… 27 647
Рис. 23.13. Универсальная установка ВБУ-4Н для сбраживания сусла
Рис. 23.14. Принципиальная схема установки УКС-3М для брожения сусла на мезге
В качестве бродильного оборудования периодического действия может служить установка типа УКС-3М производительностью 20 т/сут, комплектующаяся из трех бродильных аппаратов (рис. 23.14), каждый из которых работает независимо по периодическому циклу и состоит из резервуара для брожения 1, обводной трубы для подъема сусла 2, переточного бака 3, поплавкового реле 4, электромагнитного клапана 5 для выпуска СО2, соединительной трубы 6 для СО2, гидрозатвора 7, вертикального шнека для выгрузки сброженной мезги 8 и нижнего люка 9. В каждом аппарате брожение сусла ведут на мезге с погруженной «шапкой» в атмосфере СО2. Для интенсификации экстрагирования красящих и дубильных веществ бродящее сусло перекачивают из нижней части резервуара в верхнюю и возвращают его в нижнюю часть через «шапку» мезги.
Непрерывность работы всей установки обеспечивается за счет согласования режимов работы отдельных ее аппаратов: пока один аппарат готовят к загрузке и загружают мезгой, во втором проходит брожение, а из третьего сливают виноматериал и выгружают сброженную мезгу. По окончании цикла те же операции проводят последовательно в следующих аппаратах.
Холодильные установки подбираются из расчета количества теплоты, которую необходимо отвести, за вычетом теплоты, теряемой через стенки аппарата в окружающую среду, а также теплоты, уносимой диоксидом углерода и водно-спиртовыми парами, которые выделяются за 1 ч наиболее активного сбраживания сусла.
