Проект цеха стабилизации виноматериалов против помутнений

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 2.75 (2 Голоса)

Курсовая работа на тему Проект цеха стабилизации виноматериалов против помутнений (производительность 300 тыс. бут/год).

В винодельческой отрасли остро стоит вопрос получения типичных вин высокого качества и обеспечения их продолжительной стабильности. Для обеспечения потребительской привлекательности вино, поступающее в торговую сеть, должно обладать чистой окраской с устойчивой прозрачностью. Одним из наиболее эффективных способов стабилизации и осветления вин является оклейка. При правильном исполнении оклейка не ухудшает вкусовые качества вина и даже делает его более тонким.

Стабильность - это способность вина сохранять прозрачность в течение гарантийного срока хранения со сбережением как можно большего количества компонентов, входящих в его состав. Прозрачность вина зависит от присутствия в нем устойчивых коллоидных частиц.

Прозрачность и стабильность готового вина в течение длительного времени - непременные требования, предъявляемые к винодельческой продукции, предназначенной как для внутреннего рынка, так и для экспорта. Осветление и стабилизация вин - важные процессы в виноделии. Винный камень (кислый виннокислый калий, или гидро-тартрат калия) традиционно удаляют путем охлаждения вина при -4...-8 °С и экспозиции до 10 сут в термоизолированных емкостях. При этом расходуется значительное количество электроэнергии, для выдержки вина требуются много емкостей и большие помещения. Для предупреждения образования кристаллических помутнений, связанных с выпадением в осадок труднорастворимых солей - виннокислого калия и кальция, применяют технологию обработки вина в потоке. Система "Кристалстоп" с помощью компактной автоматической установки сокращает данный процесс до 1,5 ч. При этом происходит рекуперация (повторное использование) холода при значительно меньшем расходовании электроэнергии и без использования термоизолированных емкостей. Винный камень удаляется более полно в сравнении с обычным способом, что способствует значительному улучшению качества вина.

Среди новых технологий особое место занимают мембранные, цель которых - улучшить свойства и стабильность вин на основе физического разделения жидких и газовых смесей без использования химических добавок и других компонентов. Для иммобилизации дрожжей в производстве игристых вин перспективно внедрение альгината натрия пищевого, каррагинана и филлофо-рина пищевого. Для стабилизации жемчужных вин применяют аллилгорчичное масло.

Процесс оклейки заключается в том, что в мутный виноматериал вводят вещество, способное флоккулировать и осаждаться, увлекая за собой взвешенные частицы. При этом вино осветляется и становится прозрачным. Традиционными оклеивающими веществами органического происхождения являются желатин, рыбный клей, альбумин, казеин и др. Каждый из этих продуктов представляет собой смесь протеинов. Они преобразовываются и выпадают в осадок под действием танина и катионов вина.

Белки, используемые для оклейки вин, представляют собой макромолекулярные коллоиды. Они рассеяны в жидкостях в состоянии относительно крупных частиц (макромолекул). Когда к вину добавляют раствор белка, он начинает мутнеть, затем появляются хлопья, которые непрерывно увеличиваются и медленно выпадают в осадок (флоккулируют), оставляя виноматериал все более прозрачным.

Механизм процессов, протекающих в виноматериале при оклейке белковыми материалами, следующий:

- белковые оклеивающие вещества в кислой среде обладают свойствами поливалентных соединений. Вследствие ионизации основных азотсодержащих групп молекул белка частицы белков в вино заряжены положительно;

- при введении белков в виноматериал они вступают во взаимодействие с полифенолами (танидами), в результате чего образуются танаты – плохо растворимые в вине соединения солеобразного характера различной степени замещения. Они содержат исходные жизненные группы белка и новые группы, возникшие в результате взаимодействия белков с фенольными веществами.

Физико-химические свойства осадков танатов и осветляющее действие в значительной мере зависят от применяемого оклеивающего материала.

В литературе [] приведены данные по замене белков животного происхождения на растительные в связи с необходимостью повышения качества вин. Кроме того, замена белков растительного происхождения, таких как желатин, рыбий клей, казеин, альбумин и др., на белки растительного происхождения вызвана тем, что растительные белки не имеют аллергического воздействия на организм человека и не угнетают иммунную систему. Кроме того, приведены данные по качественному изменению вина при использовании растительных белков. В качестве источников растительных белков использованы пшеница, кукуруза, овес, рис, соевые бобы, горох, рапс и др. Установлено, что растительные белки могут быть использованы взамен желатины в указанных целях без снижения эффективности осветления вин и виноградного сусла. В этом направлении на базе Одесской национальной академии пищевых технологий Мельник И. В., канд. техн. наук и Сивизина А. Б., магистр виноделия, проводили исследования по замене традиционно используемых в виноделии белков животного происхождения – желатина и рыбьего клея – на растительные белки. Результаты этих исследований предлагаю использовать в данной работе.

Кроме того, необходимо гарантировать стойкость готового вина в торговой сети против кристаллических помутнений. Для этого предлагаем оборудовать проектируемый цех стабилизации виноматериалов установкой «KRISTALSTOP».

Результаты, полученные при осветлении виноградного сусла и красных, и белых вин методом флотации показывают, что растительный белок оказывает такое же эффективное действие, как и животный, а по процентному содержанию отстоя и вкусовым качествам готовые вина, обработанные растительными белками, лучше вин, обработанных животными белками. Предлагается обработка вин белками бобовой культуры – нута – красных и белых столовых вин.

Нут культурный (бараний горох) – многолетнее травянистое растение из семейства бобовых. Содержание белка в семенах нута варьируется от 20.1 до 32.4%.

Оклейка проводится 1,0%-м раствором дозировкой 6-18 г/л в пересчете на сухой белок. Дозировки желатина и рыбного клея для получения сравнимых результатов составляют соответственно 2-14 г/л.

Влияние оклейки белками бобовых культур (нута) в сравнении с традиционным и белковыми веществами (рыбным клеем и желатином) на физико-химические показатели красных столовых виноматериалов.

Наименование виноматериала

Образец

Объемная доля этанола, %

Мас

совая концен

трация титру

емых кислот, г/дм3

Массовая концен

трация железа, мг/дм3

Массовая концентрация фенольных веществ, мг/дм3

Массовая концентрация красящих веществ, мг/дм3

Виноматериал красный столовый Каберне

Исходный необрабо

танный виномате

риал

11,2

5,74

3,43

1806

405

Обработка белком нута

11,2

5,74

3,43

1638

325

Обработка рыбным клеем

11,2

5,74

3,43

1656

347

Обработка желатином

11,2

5,74

3,42

1615

314

Виноматериал красный столовый Мерло

Исходный необрабо

танный виномате

риал

11,8

5,8

1,95

1696

590

Обработка белком нута

11,8

5,8

1,95

1540

435

Обработка рыбным клеем

11,8

5,8

1,95

1538

438

Обработка желатином

11,8

5,8

1,92

1512

398

Таким образом, по результатам указанных исследований, использование белков бобовых культур для оклейки виноматериалов имеет ряд преимуществ перед традиционными белками животного происхождения. Сырьем для получения бобовых белков могут быть вторичные продукты безотходных пищевых технологий. Разработан щелочной метод выделения белков из бобовых культур. Новые растительные оклеивающие материалы более дешевые, что отразится на себестоимости готового продукта. Кроме того, качество столовых вин при оклеивании их белковыми веществами нута выше, чем при использовании традиционных белковых материалов.

Ассортимент и характеристика проектируемой продукции, сырья, основных и вспомогательных материалов.

Таблица

Ассортимент проектируемой продукции

Наименование продукции

Процент от общего количества

Годовое производство, тыс. бут.

Вина тихие, в том числе:

100

300

Столовые

40

120

Десертные

60

180

Небольшое преобладание десертных вин над столовыми обусловлено традиционно более высоким спросом потребителей на десертные вина (в особенности красные). Однако, согласно исследованием, в последние годы спрос на легкие столовые вина постепенно возрастает, что связано с повышением культуры потребления вин. В связи с этим процентное соотношение проектируемой продукции почти равное.

Таблица

Физико-химические показатели проектируемых вин

Наименование

Объем

ная

доля

этило

вого

спирта,

%, не

менее

Мас

совая концен

трация

Алюминий, мг/дм, не более

Железо (катио

нное), мг/дм, не более

Медь, мг/дм, не более

Цинк, мг/дм, не более

Олово, мг/дм, не более

Саха

ров, г/100

см3, не более

Титру

емых кислот

(в пере

счете

на вин

ную), г/дм3, не менее

Летучих кислот

(в пере

счете на уксус

ную), г/дм3, не более

Общей сернистой кислоты, мг/дм3, не более

Вина белые столовые сухие по ДСТУ 45.002-96 «Вина тихие. Общие технические условия»

9-14

3

4

2

3

1

0,3

4-8

1,2

200

Вина красные (розовые) столовые сухие по ДСТУ 45.002-96

9-14

3

4

2

3

1

0,3

4-8

1,5

200

Вина крепленые

15-20

5

8

2

3

1

3-20

5-6

1,2-1,5

200

Готовая продукция должна соответствовать требованиям ГОСТ 7208-93 «Вина виноградные и виноматериалы виноградные обработанные. Общие технические условия».

Таблица

Органолептические показатели готовой продукции

Наименование продукции

Цвет

Букет

Вкус

Вина столовые белые сухие

От светло-соломенного с зеленоватым оттенком до светло-золотистого

Соответствующий сорту (сортам) винограда, из которого выработано вино

Соответствующий данному типу столового вина и сорту (сортам) винограда, из которого оно выработано, с приятной свежестью, гармоничный

Вина столовые сухие:

Красные

Розовые

Рубиновый, темно-рубиновый или гранатовый

От светло-розового до светло-красного

Соответствующий сорт (сортам) винограда, из которого выработано вино

Соответствующий данному типу столового вина и сорту (сортам) винограда, из которого оно выработано, с приятной терпкостью (у красных вин), гармоничный

В качестве сырья в данном случае выступает необработанный виноматериал, склонный к различного вида помутнениям и нуждающийся в обработке и стабилизации.

Материалы стабилизирующего действия (бентонит, желатин, ЖКС и т. п.) в данном случае будут не вспомогательными, а основными, т. к. проектируется цех стабилизации виноматериалов.

Желатин пищевой – это водорастворимый продукт частичного разложения, деструкции или расщепления коллагена, содержащегося в костях крупного рогатого скота и мягком сырье из отходов при переработке животных. Пищевой желатин должен быть безвкусным, бесцветным или слабо-желтого цвета, не иметь постороннего запаха, содержать влаги не более 16%, золы не более 2% (на абсолютно сухое вещество). Желатин после набухания в холодной воде должен растворяться при непрерывном помешивании в горячей воде при температуре не ниже 75оС. Желатин должен соответствовать требованиям ГОСТ 11293-89 «Желатин. Технические условия».

Рыбий клей обычно применяется белужий, осетровый или сомовый. По внешнему виду высшие сорта клея представляют собой высушенные, чистые, ровные, без пятен, правильной резки пластины. Не допускается посторонний запах и привкус. Должен соответствовать действующей НД.

Бентонит должен отвечать требованиям ОСТ 18-49-71 «Бентониты для винодельческой промышленности». Бентониты представляют собой природные алюмосиликаты, состоящие из глинистых минералов монтмориллонитовой группы с разбухающей кристаллической решеткой, обладающие ионообменными и коллоидно-сорбционными свойствами. Бентонит не должен иметь постороннего запаха и вкуса. Содержание мышьяка не допускается. Массовая доля влаги – 5-10%, песка и грубодисперсных включений – не более 4-5%. Набухаемость хорошонабухающих – не менее 80%, слабонабухающих – не менее 20%. Массовая доля веществ, раствроримых в 10%-й уксусной кислоте, должна быть не более 5 г/100г; щелочность – 30-40 см3 раствора H2SO4 молярной концентрации 0,1 моль/дм3 на 100 г бентонита.

Желтая кровяная соль (ЖКС), гексациано-(II)-ферроат калия, калий железистосинеродистый 3-водный должна соответствовать требованиям ГОСТ 4207-75. Представляет собой кристаллы лимонно-желтого цвета, растворим в воде, имеет горько-соленый вкус. ЖКС не ядовита, но в присутствии свободных кислот или кислых солей, в особенности при нагревании до температуры 40-50оС, разлагается с выделением сильного яда – синильной кислоты (циановодорода). ЖКС упаковывают и маркируют в соответствии с ГОСТ 3885-73.

Таблица

Сводная таблица материалов.

3.1.4 Технологическая схема

3.1.4.1 Принципиальная технологическая схема

подача виноматериала на обработку

ЖКС деметаллизация

Бентонит, желатин оклейка

Снятие с осадков клей. ос. на утил

Фильтрация

Отдых

Х/агент, крист. затравка Обработка холодом (1.5 ч)

Х/агент холодная фильтрация вин. камень на утил

отдых

3.1.4.2 Выбор и обоснование технологических способов и режимов

Для достижения стабильности молодые виноматериалы подвергаются различным обработкам, быстро следующим одна за другой. В условиях современного виноделия при обилии различных обработок, направленных на создание стабильности вина, технология также должна быть направлена на сохранение сортовых и типовых особенностей молодого вина и создание гарантийно стабильной продукции.

Согласно требованиям ГСТУ 202,002-96 «Вина тихие. Общие технические условия» установлены следующие гарантийные сроки хранения вин, считая со дня их розлива:

- вина столовые ординарные – 3 мес.;

- вина крепленые ординарные, столовые марочные – 4 мес.;

- вина крепленые марочные – 5 мес.;

- вина столовые контролируемых наименований по происхождению – 6 мес.;

- вина крепленые контролируемых наименований по происхождению – 12 мес.

При отгрузке на экспорт гарантийный срок хранения вин, расфасованных в бутылки, - 1.5 года со дня пересечения границы Украины.

Продолжительность стабильности виноградных вин зависит от многих факторов, в частности, от полноты их деметаллизации, степени удаления белковых веществ, полисахаридов, конденсированных фенольных соединений и труднорастворимых солей винной кислоты, состояния полимеров и их комплексов, инактивации оксилительных ферментов, а также удаления или уничтожения микроорганизмов и создания условий, исключающих их развитие в вине.

Для каждого вида помутнений имеется одна или несколько типовых схем обработки виноматериалов для достижения их стабильности. Та или иная схема обработки выбирается на основании склонности вина к различным видам помутнений и наличия средств обработки. В данном случае в качестве примера рассмотрим схему 3-ПМ. При отсутствии необходимости некоторые виды обработок можно исключать из схемы (например, не проводить обработку ЖКС).

Схема 3-ПМ состоит из следующих стадий: обработка ЖКС, через 4 часа после введения ЖКС – обработка бентонитом (при необходимости – совместно с желатином), выдержка 20 сут., снятие с осадка с фильтрацией. Итого 21 сут.

Подача виноматериалов на обработку.

Подача виноматериалов на обработку осуществляется из цеха хранения виноматериалов с помощью центробежных насосов ВЦН-10 по системе трубопроводов, смонтированной вдоль стен цехов. Во время перекачки виноматериалов необходимо избегать окисления вин, минимизируя попадание кислорода в виноматериал.

Деметаллизация.

В процессе переработки винограда, изготовления, хранения и обработки виноматериалов содержание в них поливалентных металлов значительно увеличивается, что вызывает необходимость применения различных способов из деметаллизации.

Медь в концентрации 5мг/дм3 отрицательно влияет на вкус вина. Основное количество меди, поступающее в сусло из винограда в процессе спиртового брожения, выпадет в осадок и удаляется из сусла.

Двухвалентное железо не вызывает помутнений, но, окисляясь при доступе воздуха до трехвалентного, соединяется с фенольными веществами хелатной связью. Образуются труднорастворимые метало-танидно-белковые комплексы, вызывающие помутнение вина и появление осадка. С конденсированными фенольными соединениями железо образует осадки темного цвета (черный касс), а с фосфатами дает молочную опалесценцию (белый касс).

Комплексно связанное железо также не дает помутнений, поэтому связывание железа с помощью этилендиаминтетрауксусной кислоты («трилона Б») и других комплексонов предупреждает возникновение помутнений, не удаляя из вина железа.

Однако из всех веществ, применяемых в виноделии для деметаллизации вин, наибольшей эффективностью и универсальностью обладает желтая кровяная соль (ЖКС). Обработка вин ЖКС проводится в соответствии с Инструкцией по обработке вина ЖКС. Деметаллизацию проводят по возможности на ранних стадиях изготовления вин таким образом, чтобы остаточное содержание поливалентных металлов в готовом вине не превышало предельно допустимых величин.

Обработка вина ЖКС допускается исключительно в целях удаления из него избытка катионов тяжелых металлов, оказывающих неблагоприятное влияние на вкусовые свойства вина и его стабильность.

Виноматериал обрабатывается только свежеприготовленным раствором ЖКС, добавление к нему раствора, приготовленного ранее, запрещается.

Количество ЖКС определяется из расчета удаления из виноматериала за один цикл обработки не более 90% катионов тяжелых металлов от их общего содержания. Вина, содержащие более 40 мг/дм3 катионов тяжелых металлов (в расчете на трехвалентное железо), должны обрабатываться в несколько приемов. Вина, содержащие менее 3 мг/дм3 катионов тяжелых металлов, обработке ЖКС не подлежат.

Установленное в результате лабораторного анализа и соответствующего расчета необходимое для обработки конкретной партии вина количество ЖКС должно быть взвешено на технических весах и растворено небольшим количеством теплой воды (35-40оС). Растворение ЖКС виноматериалом не допускается.

Во время добавления в вино раствора ЖКС вино должно постоянно перемешиваться в резервуаре (мешалкой или путем перекачивания). После введения раствора перемешивание следует продолжать не менее 1 ч. Обработку вина рекомендуется совмещать с его оклейкой.

На осадках ЖКС вино может оставаться не более 20 дней.

Целесообразно проводить комплексную обработку вин с применением бентонита, деметаллизации и оклейки веществами белковой природы. При этом во всех случаях комплексных обработок вначале (не менее чем за 4 ч) вносят ЖКС.

Оклейка.

Оклейка виноматериалов проводится для предупреждения помутнений белковой, фенольной природы. В качестве оклеивающих материалов используем желатин, белок нута (вместо рыбного клея) и бентонит.

Фенольные вещества удаляют из вин, используя ряд адсорбентов: казеин, уголь, желатин, рыбный клей и др. Активный уголь используют для обработки уже покоричневевших вин.

Оклейка желатином проводится индивидуально или совместно с танином, коллоидным раствором диоксида кремния, бентонитом и ЖКС (при необходимости) для стабилизации вин против обратимых коллоидных помутнений.

Доза желатина для конкретной партии виноматериала устанавливается в результате проведения пробных обработок. Предельно допустимая доза желатина 500 мг/дм3.

Производственную обработку виноматериала проводят водно-винным рабочим раствором. Необходимое для обработки конкретной партии количество желатина заливают холодной водой (3 части на 1 часть желатина) и оставляют для набухания в течение не менее 6 ч. Набухший желатин растворяют, приливая небольшими порциями при постоянном перемешивании подогретую до температуры 45оС воду с целью получения раствора массовой концентрацией 100 г/дм3. Для получения 1%-го водно-винного раствора в приготовленный 10%-ный раствор приливают небольшими порциями необходимый объем подогретого до 45оС виноматериала. Обработку виноматериала осуществляют свежеприготовленным 1%-м водно-винным раствором.

Желатин удаляет порядка 30-50% фенольных веществ и до 35% полисахаридов. Осветление обработанных виноматериалов длится не более 12 суток.

Из всех способов, применяемых в виноделии для удаления белков и предупреждения белковых помутнений вин, оптимальными являются обработка бентонитовыми глинами и фильтрация через слой диатомита.

Обработку вин следует проводить таким образом, чтобы остаточное содержание белковых веществ не превышало 15 мг/дм3.

Бентонитовые глины представляют собой алюмосиликаты, состоящие преимущественно из монморрилонита. Благодаря большой адсорбционной способности бентониты применяют для осветления сусла, виноматериалов и вин, а также для стабилизации виноматериалов и вин против белковых помутнений.

Бентониты разделяются на щелочные (натриевые) и щелочноземельные (кальций-магниевые).

Для осветления сусел, а также для осветления и стабилизации виноматериалов рекомендуется применять щелочные (натриевые) бентониты.

Сырые бентониты перед применением необходимо просушить и выдержать при температуре 120оС в течение 30-50 мин. Хранить бентонит следует в сухом помещении.

Бентонит дробят, заливают горячей водой (75-80оС) примерно в соотношении 1:2 и оставляют на сутки. Происходит интенсивное набухание бентонита, который превращается в однородную массу.

Водную суспензию бентонита приготавливают в замеренной емкости, снабженной механической мешалкой и градуированной шкалой.

Через сутки в емкость небольшими порциями добавляют горячую воду (75-80оС) при тщательном перемешивании до достижения концентрации бентонита 22-24%. По истечении суток суспензию кипятят (при помощи «паровой рубашки» или барботажем острым паром) в течение 10 мин при постоянном перемешивании, после чего добавлением кипящей воды доводят объем суспензии до 20%-й концентрации бентонита.

Количество суспензии определяют также путем пробной оклейки.

Декантация и фильтрация.

Отстоявшееся вино, при отсутствии в нем избытка ЖКС, декантируется с осадка и после предварительной фильтрации на пластинчатых фильтрах направляется на отдых или дальнейшую обработку.

Выпуск готового, обработанного вина разрешается не ранее чем через 10 дней после снятия с осадка берлинской лазури.

Жидкий осадок, оставшийся после декантации вина, сразу должен подвергаться уплотнению путем фильтрации или центрифугирования. Полученный фильтрат или фугат присоединяется к основной партии вина. Оставшаяся густая масса, состоящая в основном из берлинской лазури, подлежит передаче на химические заводы или уничтожению.

Обработка холодом.

Выделение из вина труднорастворимых солей винной кислоты достигается обработкой холодом при температуре, близкой к температуре замерзания.

В процессе этой обработки происходит коагуляция нестойких белковых веществ, кристаллизация винного камня, частичное выпадение экстрактивных, фенольных, красящих, пектиновых и других веществ. При осаждении этих веществ из вина захватываются также взвешенные частицы, дрожжи, бактерии, споры плесеней и другие микроорганизмы, в результате улучшается физико-химическая и микробиологическая стабильность вина.

Процесс охлаждения необходимо вести с максимальной интенсивностью до температуры, близкой к точке замерзания, во избежание явления гистерезиса и замедления выпадения солей в осадок.

На охлаждение 1000 дал/ч сухого вина нужно около 150 тыс. ккал/ч холода. Если вина богаты кальцием, для обеспечения тартратной стабильности одного охлаждения недостаточно, т. к. понижение температуры слабо влияет на растворимость солей кальция. Поэтому применяют также рацемическую винную кислоту, которая вступает в соединение с кальцием, образуя почти нерастворимые кристаллы рацемата кальция. Предварительно вино обрабатывают бентонитом для удаления коллоидов, задерживающих осаждение рацемата кальция.

Установки типа «KRISTALSTOP» используются для удаления в потоке винного камня и стабилизации вин к кристаллическим помутнениям.

Установка «KRISTALSTOP» в своем составе включает: насос для подачи продукта; пластинчатый теплообменник для рекуперации холода; поточный ультраохладитель (типа Frigouniversal); емкость для разведения суспензии винного камня с мешалкой и насос-дозатор; реактор - вертикальная емкость из нержавеющей стали с центральной мешалкой; гидроциклон для рекуперации винного камня; клапаны; трубопроводы; пульт автоматического управления; намывной диатомитовый фильтр; автоматическое устройство для определения степени обработки продукта (автоматический кондуктометр). Также в комплект входит лабораторный прибор марки PDK для экспресс-анализа продукта на стойкость к кристаллическим помутнениям и определения режимов работы установки «KRISTALSTOP».

Технология, положенная в основу системы «KRISTALSTOP», позволяет вести процесс обработки виноматериалов в потоке, сократив его до 1.5ч. За счет рекуперации холода обеспечивается значительная экономия электроэнергии. Установка компактная и полностью автоматизированная. Обслуживающий персонал – один оператор.

В реактор задается суспензия кристаллов битартрата калия, которые являются катализаторами центров кристаллизации. Выдержка в реакторе длится около 1.5 часа.

При резком охлаждении виноматериала почти до точки замерзания и внесения в него центров кристаллизации, винный камень начинает быстро кристаллизоваться. Якорная мешалка, медленно вращаясь, создает плавное вращение виноматериала в реакторе. Крупные частицы относятся к стенке центробежной силой и оседают в коническом днище, откуда их периодически удаляют.

Доза вводимого в виноматериал реагента и параметры электропроводности, которые необходимо получить на выходе из установки, предварительно опытным путем определяются в лабораторных условиях, а затем вводится в компьютер, управляющий работой установки.

Холодная фильтрация.

Фильтрацию обработанного холодом вина следует проводить при температуре обработки на фильтр-прессах через мелкопористый фильтр-картон повышенной прочности (КТФ-1, КТФ-2) в условиях, исключающих повышение его температуры при фильтрации.

Подача на розлив.

После проведения всех запланированных обработок виноматериал отправляется на розлив или на отдых в цех хранения виноматериалов.

3.1.4.3 Описание аппаратурно-технологической схемы

Виноматериал центробежным насосом 1 по трубопроводам подается в цех стабилизации в емкость для выдержки (с мешалкой) 2. Дозатором рабочего раствора ЖКС 3 в емкость задается рассчитанное количество ЖКС. Через 4 часа в емкость для выдержки из резервуара для приготовления раствора белка нута (или рыбного клея) 4 и резервуара для приготовления рабочего раствора желатина 5 насосами-дозаторами 6 задается необходимое количество оклеивающих веществ (белковой природы). Резервуар 7 служит для приготовления и введения рабочего раствора бентонита. Бентонитовая суспензия также подается в реактор 2. По окончании срока выдержки виноматериала на клею, он подается на фильтрацию на пластинчатом фильтр-прессе 8, после чего осадки направляются на уплотнение и утилизацию, а виноматериал – на отдых в емкость 9. Отдохнувший виноматериал центробежным насосом 1 подается в пластинчатый теплообменник 10, где происходит его охлаждение до 2оС. После пластинчатого теплообменника виноматериал направляют в поточный охладитель типа «Frigouniversal» 11, где он резко охлаждается до температуры, близкой к точке замерзания (-4…-9оС в зависимости от типа вина). Охлажденный виноматериал поступает в нижнюю часть реактора 12. Реактор используемый для кристаллизации винного камня из виноматериала после обработки холодом, представляет собой цилиндрическую вертикальную, полностью термоизолированную емкость из нержавеющей стали. Внутри его расположена мешалка, вращающаяся с малой частотой вращения. Внутренняя поверхность реактора и поверхность элементов якорной мешалки имеют высокую степень чистоты обработки. В емкости с мешалкой 13 заранее готовят суспензию кристаллов винного камня (битартрата калия). Эта суспензия также перекачивается в реактор. Кристаллы битартрата калия являются катализаторами центров кристаллизации. Количество задаваемого реагента вводится, исходя из расчета создания перенасыщенного раствора солей винной кислоты. Продолжительность выдержки в реакторе – около 1,5 часа.

После выдержки виноматериал отбирается из верхней части реактора насосом 1 и подается на фильтрование в холодном состоянии на намывном диатомитовом фильтре 15. Предварительно перед фильтрованием из виноматериала с помощью небольшого гидроциклона 14 отбирается определенное количество кристаллов винного камня, который поступает обратно в емкость с мешалкой 13 и опять используется как затравка.

После фильтрования виноматериал снова попадает в пластинчатый теплообменник 11, где встречаясь с потоком поступающего на обработку продукта передает ему холод.

На выходе из установки стоит автоматический кондуктометр 16, который постоянно следит за электропроводностью вина. Если электропроводность превышает заранее установленное значение, это означает, что продукт обработан недостаточно. В этом случае перекрывается выпускной кран и виноматериал обратно поступает на доработку. Таким образом, вышедший из установки «Kristalstop» продукт гарантировано устойчив к кристаллическим помутнениям и может подаваться на розлив.

3.1.5 Расчет продуктов

Перемешивание при оклейке – 0,07%. Но при перемешивании мешалкой потери не начисл.

Потери на впитывание диатомитом 0,03%

Обработка холодом в потоке – 0,25% (потери при перекачивании включительно)

Переливка (подача и др) 0,07%

Норматив отходов при оклейке – 90% от объема введенной суспензии.

Потери при фильтрации и отжиме осадков, дал на кг бентонита 0,15%

Отфильтрованная и отпрессованная гуща и осадки при обработке ЖКС, осадки при оклейке (кроме бентонита) в нормативы потерь не входят и оформляются по группам (сухие и крепленые) актами с участием лаборатории завода.

Таблица – исходные данные для продуктового расчета

Наименование операции

Потери

Отходы

Обозначение

%

Обозначение

%

Подача на оклейку

Ппод

0,07

-

-

Деметаллизация и оклейка

Покл

-

-

-

Снятие с клея

Пдек

0,24

Одек

0,9*объем бент. сусп.

Фильтрация

Пфильтр

0,03 + 0,15*масса бент.

-

-

Обработка холодом

Пхол

0,25

-

-

Холодная фильтрация

Пх. ф.

0,24

-

-

Подача на розлив

Проз

0,07

-

-

1. Подача на розлив. Заданная производительность цеха – 300 тыс. бут/год. При объеме бутылок 0,7л, на розлив должно быть направлено готового обработанного вина:

Vгот = 300 000*0,7 = 210 000 л = 21 000 дал вина.

Потери при подаче (Проз) составляют 0,07%. Объем потерь при подаче на розлив:

Таким образом, с фильтрации на розлив должно поступить

2. Холодная фильтрация. Потери при холодной фильтрации Пх. ф. составляют 0,24%, объем потерь

Тогда на холодную фильтрацию должно поступить

3. Обработка холодом. Потери Пхол составляют 0,25%, их объем:

На обработку холодом должно быть направлено

4. Фильтрация. Потери при фильтрации складываются из потерь на впитывание фильтр. материалом (0,03%) и потерь при фильтрации и отжиме бентонита (0,15%*кг бентонита).

Т. к. доза бентонита определяется для каждой партии индивидуально, для расчета возьмем приблизительную дозу 2-3 г/кг.

Масса виноматериала, при плотности 1,081 кг/дм3, составит:

Gв/м= 21117,79*10*1,081=228283,31 кг

На такое количество виноматериала израсходуется воздушно-сухого бентонита:

Gбент = 228 283,31 * 2,5 /1000 = 570,71 кг бентонита

Тогда потери на впитывание бентонитом будут составлять:

Vф2 = 570,71*0,15 = 85,6 дал

Получим, что на фильтрацию нужно направить:

виноматериала

5. Снятие с клея.

Потери при снятии с клея Пдек =0,24%.

Отходы при декантации составляют клеевые осадки, основную массу которых составляет бентонит. Поэтому Одек рассчитывается исходя из объема введенной бентонитовой суспензии. Одек = 0,9*объем сусп.

Т. к. в предыдущей операции мы приняли массу использованного бентонита равной 570,71 кг, то тогда объем 20%-й суспензии будет составлять:

100 л – 20 кг

Х л - 570,71 кг

Х = 100 * 570,71 / 20 = 2853,55 л = 285,36 дал бентонитовой суспензии.

В т. ч. виноматериала:

2853,55 – 570,71 = 2282,84 л = 228,28 дал на приготовление бентонитовой суспензии.

Таким образом, отходы составят:

Следовательно, объем виноматериала, поступившего на декантацию (с учетом виноматериала, необходимого на приготовление суспензии бентонита), должен составлять:

6. Деметаллизация и оклейка. Т. к. перемешивание при этих операциях проводится с помощью механической мешалки, потери не начисляются.

7. Подача на обработку. При подаче потери на перемещение виноматериала Ппод составят 0,07%.

Значит в цех обработки должно быть направлено:

Таблица

Сводный баланс расчета продуктов

Приход

Выход

Наименование сырья

Количество

Наименование продукта

Количество

На 1 тыс. бут

На 300 тыс. бут.

На 1 тыс. бут

На 300 тыс. бут.

Дм3

Дал

Дм3

Дал

Виноматериал необработанный

717,75

21532,50

Виноматериал обработанный

700,00

21000,00

Отходы:

   

Клеевые осадки

8,56

256,82

Потери:

   

Подача на обработку

0,50

15,06

Деметаллизация и оклейка

-

-

Снятие с клея

1,70

50,90

Фильтрация

0,21

6,33

Отжим осадков

2,85

85,60

Обработка холодом

1,76

52,66

Холодная фильтрация

1,68

50,43

Подача на розлив

0,49

14,70

Всего:

717,75

21532,50

Всего:

717,75

21532,50

Согласно выполненному продуктовому расчету, можем составить приблизительный расчет материалов.

Для оклейки такого количества виноматериалов потребуется:

Бентонита (согласно проведенным ранее расчетам) 570,71 кг

Бентониты упаковывают в бумажные мешки по 50 кг, поэтому потребуется 12 мешков по 50 кг.

Желатин. Предельная доза желатина не должна превышать 500 мг/дм3. Следовательно, максимальное количество желатина, которое может понадобиться, составит:

21517,44 дал = 215174,4 дм3

215174,4 * 500 = 107587200 мг = 107,6 кг желатина

Желатин упаковывают в бумажные мешки вместимостью до 30 кг, поэтому достаточно 110 кг желатина.

ЖКС. Обработку проводят в случае массовой концентрации железа более 15 мг/дм3 (для ординарных вин). Такую дозу и примем для расчета.

215174,4*15 = 3227616 = 3,2 кг ЖКС

ЖКС расфасовывают в упаковки до 3000 г.

3.1 Расчет и подбор оборудования

Данные для расчета оборудования:

Мощность цеха стабилизации виноматериалов – 300 тыс. бут./ год (210 тыс. дал/год)

Затраты на емкостное оборудование составляют обычно половину стоимости затрат на оснащение любого завода, занятого производством алкогольных напитков. На сегодняшний день емкостной парк, который используется на многих заводах, изготавливающих алкогольную продукцию, устарел — как морально, так и физически — и необходимо его переоборудование. Известно, что от качества емкостей во многом зависит и качество конечного продукта, и, как следствие, его конкурентоспособность. Дальновидные производители, понимая это, делают выбор в пользу, возможно, более дорогих емкостей, но обязательно высококачественных. Так, чтобы снизить стоимость оснащения проектируемого цеха, предлагаю при подборе оборудования исходить из производительности установки Kristalstop.

Минимальная производительность установок KRISTALSTOP составляет 200 дал/ч – модель К20. Такую установку и будем использовать. Вместимость реактора – 300 дал, мощность привода мешалки реактора 0,55 кВт. Габаритные размеры – 5500*1480*3900 (длина*ширина*высота).

Работу цеха стабилизации виноматериалов предлагаю организовать так, чтобы минимально использовать как материальные (электроэнергия, пар, холод и др.), так и трудовые ресурсы.

Среднее количество трудодней в году – 270 дней. Из них необходимость работы цеха стабилизации – 17 дней (в среднем – каждые 22 дня). Продолжительность рабочего дня – 8 часов.

Также при подборе оборудования принимаем во внимание географическое расположение завода-изготовителя. Предпочтение отдавалось оборудованию, производимому максимально близко к нашему региону, чтобы снизить затраты на доставку.


Проект цеха стабилизации виноматериалов против помутнений - 2.5 out of 5 based on 2 votes