Использование процесса отстаивания при производстве столовых вин

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

ФГБОУ ВПО Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева

Кафедра «Технология общественного питания»

Курсовая работа

По дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств»

На тему:

«Использование процесса отстаивания при производстве столовых вин»

Выполнила: студентка 2- го курса технологического факультета, заочной формы обучения, направления подготовки «Технология продукции и организация общественного питания» ССО (МГУТУ)

Остроумова Т.Н.

Принял: Мигачёв Н.А.

Рязань - 2014 год

• Содержание
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ ВИН
• 1.1 Классификация плодово-ягодных вин
• 1.2 Сбор и транспортирование
• 1.3 Переработка сырья (дробление, прессование)
• 1.4 Осветление перед брожением
• 1.5 Брожение сусла
• 1.6 Снятие с дрожжей
• 1.7 Обработка виноматериала
• 1.8 Розлив
• 2. МЕХАНИЗМ ПРОТЕКАНИЯ ПРОЦЕССА
• 3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОТСТАИВАНИЯ
• 4. КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПРОЦЕССА
• 4.1 Материальный баланс процессов разделения
• 4.2 Кинетика осаждения
• 4.3 Отстаивание под действием гравитационного поля
• 5. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• введение
• Одним из первых средиземноморских государств, где начали выращивать культурные сорта винограда, стал Египет. Вина здесь делали немного и использовали, главным образом, в религиозных обрядах и на праздниках. Вино как напиток было доступно лишь узкому кругу высшей знати.
• Около 3 тысяч лет назад культура винограда и виноделия утвердилась в Древней Греции. Наибольшей известностью пользовались вина Лесбоса, Хиоса, Самоса, Крита, Кипра. Виноградники Греции находились в оптимальных климатических условиях, поэтому греческие вина справедливо считались лучшими. Уже в это время было известно до 150 сортов винограда и сотни сортов вина.
• Греческие вина имели высокую спиртуозность, сахаристость и экстрактивность. Вина из увяленного винограда, приготовленные с добавкой меда или уваренного виноградного сока, были очень густыми. Обычай греков разводить вино водой возник не столько из желания уменьшить его действие, сколько по причине чрезмерной концентрированности изготавливаемых напитков.
• Самыми знаменитыми погребами античности были погреба Скоруса. В них содержалось триста тысяч амфор, заполненных всеми известными винами, а этих вин насчитывалось 195 видов.
• Римляне позаимствовали технологию виноградарства и виноделия у греков. В римское время производство вина еще более возросло, а в императорскую эпоху виноделие распространилось по всем провинциям империи. В этот период наиболее ценились греческое Хиосское вино (с острова Хиос в Эгейском море у побережья Малой Азии) и италийское Фалернское (из винодельческой области Фалернус в Северной Кампании). Римские мастера значительно усовершенствовали технологию винопроизводства, разработав технику брожения и выдержки вина на солнце, научившись длительной выдержке вина в амфорах. В римское время торговля вином была привилегией Италии, она поддерживалась до тех пор, пока император Проб не разрешил неограниченное разведение винограда и торговлю вином. Экспорт вина из Италии проникал во все уголки древнего мира, достигая Скандинавии и Индии. Кельты, например, отдавали раба за амфору высококачественного вина. Рабы-виноградари ценились втрое выше рабов других профессий.
• Потребление вина было очень большим, даже раб получал каждый день не менее 600 мл. легкого дешевого вина из виноградных выжимок. Питье сопровождалось ритуалами, сходными с греческими. В Древнем Риме пить вино разрешалось только мужчинам старше тридцати лет.
• За пределами Италии первые виноградники возникли в Галлии за 600-700 лет до н.э., но там виноград разводили, по-видимому, для еды. Тем не менее, уже в I веке вино в Галлии завоевало популярность и производилось в очень больших количествах. Виноделие развивалось не только в Галлии. Наряду с сортами, завезенными из Италии, во многих районах Европы население окультуривало дикий виноград. Это долины Роны, Рейна, Дуная и другие места. К V веку виноделие, так или иначе, было известно почти всей Южной и Средней Европе.
• Большое значение для развития виноделия имело утверждение в Европе христианской церкви, поощрявшей производство вина, в том числе и для обрядовых целей. Во времена Средневековья виноградарство и виноделие активно развивалось в монастырях, поддерживалось большинством монашеских орденов. Каждому монаху обычно полагалось около 300 мл. вина в день, но за превышение этой нормы редко кого наказывали. С раннего Средневековья вошли в широкое употребление деревянные бочки, изобретенные еще галлами. Появилась известная формула: «Вино в бочку наливается, в бочке выдерживается, в бочке перевозится - вся суть в бочке». С этого времени европейская технология уже приобретает близкий к современной характер.
• Следует сказать о своеобразном противопоставлении южной Европы с развитым виноделием и ее северной части, где не знали собственной культуры винограда. Южане за столетия привыкли к вину и предпочитали его другим напиткам. Северяне предпочитали более крепкие напитки, в том числе вина с высоким содержанием спирта. Характерно, что англичане принимали участие в разработке ряда специальных крепленых вин или были их первыми и основными потребителями. Именно в Англии вошли в моду портвейн, херес, мадера, малага и марсала, первым производителем которой был англичанин Вудхауз. Постоянно растущий экспорт вина на север Европы поглощал все излишки производства в Испании, Франции и Италии. Конечно, поначалу вино пило не все население Северной Европы, а только обеспеченные слои общества, но с годами круг потребителей все более расширялся. Со временем в число крупных импортеров вошли страны Восточной Европы и Россия.
• Отдельным самостоятельным центром виноделия было Закавказье - Армения, Грузия, где развитая культура винограда существовала 4 тысячи лет назад. Еще одним очагом была Средняя Азия (Туркмения), там виноделие было столь же древним.
• За пределами Евразии вино распространяли европейцы. Акклиматизация виноградной лозы в Америке потребовала значительных усилий. Виноград еще в XVI веке пробовали выращивать в Мексике, Перу, Чили, Аргентине.
• 1. технология производства плодово-ягодных вин
• 1.1 Классификация плодово-ягодных вин
• Плодово-ягодным вином называется продукт, произведенный путем спиртового брожения сусла или мезги свежих плодов и ягод с добавлением сахара, а также спирта (кроме вин, содержащих избыток углекислого газа, столовых и некрепленых). Сусло -- сок, поставленный на брожение.
• Столовые некрепленые вина и вина, насыщенные углекислым газом, отличаются от других плодово-ягодных вин тем, что требуемую крепость в них получают за счет брожения (естественного наброда). Остальные вина (крепленые, медовые, ароматизированные) приготавливают как из свежих, так и из сброженно-спиртованных соков. При этом разрешается добавление спиртованных соков, но не более 25% общего объема используемых соков. Эти вина должны содержать не менее 2,5% спирта естественного наброда, кроме вин улучшенного качества, где естественный наброд составляет 10--12% об. Остальная крепость доводится до кондиций (норм) готового вина за счет спиртования.
• Все плодово-ягодные вина подразделяют на сортовые и купажные (см. рис. 1.1). Сортовые вина более качественные, и вырабатывают их из одного или нескольких помологических сортов одного вида плодов и ягод. Например, сок получен только из яблок одного сорта Антоновка обыкновенная или яблок осенних сортов и т. д. В остальных случаях добавляют небольшое количество сока плодов других культур, в том числе дикорастущих, но не более 20% общего объема соков. Купажные вина вырабатывают из смеси соков различных видов плодов и ягод. При выработке купажных вин разрешается использовать плодово-ягодные экстракты, но не более 25% общего содержания кислоты в соках, заложенных на брожение.
• Кроме разделения вин на сортовые и купажные, их подразделяют на тихие, не содержащие избытка углекислого газа, игристые и шипучие (газированные), насыщенные углекислым газом.

Размещено на http://www.allbest.ru/

• Рисунок 1.1 - Классификация плодово-ягодных вин
• Тихие вина представлены наибольшим количеством, и их, в свою очередь, подразделяют на ординарные и марочные (см. рис 1.1). Ординарные вина реализуют без выдержки, а марочные -- после определенной выдержки. Марочные вина готовят из строго определенных, наиболее качественных сортов плодов и ягод, отличающихся стабильностью качества в данном винодельческом районе. Срок выдержки каждой марки вина определяется технологической инструкцией. Практически в России выпускают только крепленые марочные плодово-ягодные вина.
• По технологии приготовления и составу плодово-ягодные вина классифицируют на следующие группы.
• 1. Игристые вина. Насыщение углекислым газом игристых вин происходит за счет естественного брожения в специальных герметических резервуарах или непосредственно в бутылках с последующим удалением осадка. Содержание спирта в игристых винах должно быть 11,5% об., а сахара 5 г/100 мл. Давление углекислого газа в бутылках с игристым вином должно быть не менее 0,15 МПа.
• 2. Шипучие вина (газированные). В отличие от игристых вин получают путем сбраживания подслащенного сусла и искусственного насыщения углекислым газом до необходимых пределов. Содержание спирта 10--11% об., сахара 7--10 г/100 мл. Давление углекислого газа в бутылках с шипучим вином не менее 0,1 МПа.
• 3. Столовые вина (сухие, полусухие и полусладкие). Технология приготовления столовых вин - путем полного сбраживания подсахаренного плодово-ягодного сусла. Полусухие и полусладкие вина готовят путем неполного сбраживания сахара или подсахаривания сухих столовых вин. В последнем случае остаточное количество сахара в виноматериале после брожения для полусухих и полусладких вин должно быть не более 1,0%. В большинстве сухих вин содержится 10--12% об. спирта, в отдельных образцах -- до 13,5% об. Содержание сахара в сухих винах не более 0,3%, в полусухих винах -- 0,6-- 3,0%, в полусладких винах -- 5--7%. Титруемая кислотность у всех столовых вин 6--7 г/л.
• 4. Некрепленые вина (сладкие и ликерные). Некрепленые вина получают путем сбраживания подсахаренного плодово-ягодного сусла (до накопления в нем спирта естественного наброда не менее 14% об.) с последующим добавлением сахара в сладкие 10--16 г, в ликерные вина -- до 25 г на 100 мл. Такие вина называют натуральными.
• 5. Крепленые вина (крепкие, сладкие и ликерные) приготавливают готовят по технологии брожения подсахаренного плодово-ягодного сусла или из сброженно-спиртованных виноматериалов с добавлением спирта и сахара: в крепкие вина -- до 16--18% об. спирта и до 7--10% сахара, в сладкие вина -- 14--16% об. спирта и 10--18 г/100 мл сахара, в ликерные --13--16% об. спирта и 20--30 г/100 мл сахара. Имеются еще вина улучшенного качества с содержанием в готовом вине спирта естественного наброда не менее 10--12% об. Общая крепость таких вин может быть и 18% об., т. е. они также являются креплеными винами.
• 6. Медовые вина (сладкие и ликерные). Как и предыдущие вина, приготавливают сбраживанием подсахаренного плодово-ягодного сусла или из сброженно-спиртованных виноматериалов с последующим добавлением пчелиного меда и спирта. Сладкие медовые вина должны содержать 12--16% об. спирта и 16--20 г/100 мл сахара; ликерные -- 14% об. спирта и 30 г/100 мл сахара. Титруемая кислотность медовых вин 6 г на 1 л в пересчете на яблочную кислоту.
• 7. Ароматизированные вина (крепкие, сладкие, ликерные). В отличие от вин пятой и шестой групп в ароматизированные вина добавляют водно-спиртовой настой отдельных частей различных растений, называемых ингредиентами (от латинского слова ingredients -- входящий). Перечень этих растений утверждается в установленном порядке. Крепкие ароматизированные вина содержат спирта 16--18% об., сахара 7 -- 10 г/100 мл; сладкие -- спирта 16% об., сахара 14 -- 16 г/100 мл; ликерные -- спирта 16% об., сахара 20 г/100 мл. Титруемая килотность у крепких вин 5--6 г, у других -- 7,5 -- 8 г на 1 л.
• Кроме деления на группы, вина подразделяют на типы: белые, розовые и красные.

1.2 Сбор и транспортирование

плодовый ягодный вино брожение

Сбор винограда производят только по достижении ягодами полной зрелости. Не следует собирать виноград в дождливую погоду, в туман и слишком рано утром, пока не сошла роса. Вообще от времени сбора, равно как и от времени дня, зависит качество вина. Как замечено, виноград, собранный по возможности рано, до полудня, даст больше аромата. Виноград надо собирать не сразу, а в несколько приёмов, по мере созревания гроздей, т.е. производить выборочный сбор. Он несколько дороже, но даст лучшие результаты и применяется для получения высоких, тонких вин.

При сборе всегда следует производить сортировку плодов, отделяя плохо вызревшие, загнившие пли попорченные кисти.

Для срезывания винограда используют садовые или обыкновенные ножи или ножницы; кисти складывают в корзины, ведра, ряжки, тарпы (в последних удобно виноград переносить), перерезы и т. п. посуду. При получении красных вин следует помнить, что незрелый черный виноград придаст вину кислый и грубый вкус; перезрелый уменьшает количество красящего вещества.

Гнилые ягоды делают красящие вещества нерастворимыми и потому должны быть удалены. Не следует также брать бочки и вообще деревянную посуду, имеющую гнилые клепки. Гребни должны быть удалены почти все, если вино полагается пустить в употребление; если оно должно храниться долго, то гребни отделять не нужно. Это основано на том, что гребни содержат много дубильных веществ, придают молодому вину грубый вкус, но способствуют получению более темного цвета и лучшей сохранности продукции.

1.3 Переработка сырья (дробление, прессование)

Дробление винограда - одна из наиболее ответственных операций в технологическом процессе приготовления виноматериалов. В значительной степени эта операция определяет качество получаемого сусла и вина.

Целью дробления винограда является разрушение кожицы ягод для выхода сока, но ни в коем случае не перетирания их. Выход сока обуславливается повреждением протоплазмы клеток кожицы винограда и увеличением ее проницаемости. В существующих дробилках это достигается только путем механического воздействия - раздавливания, измельчения, разбивания ягод винограда. Чем интенсивнее будет данный процесс, тем выше будет выход сока. Однако в результате интенсивного механического разрушения клеточной структуры ягод происходит обогащение сусла обрывками растительной ткани, взвесями, коллоидами, фенольными и экстрактивными веществами, что приводит к снижению качества виноматериалов. Поэтому при дроблении винограда необходимо производить такое разрушение клеточной структуры ягод, которое обеспечивает необходимое по технологическим требованиям качество получаемого сусла при оптимальном его выходе из 1 т винограда.

Прессование мезги. После отбора сусла-самотека на стекателях мезга поступает в пресс непрерывного действия для отделения прессовых фракций сусла, которые не используются при приготовлении белых столовых и шампанских виноматериалов, а направляются на производство крепких вин. Прессовое оборудование отличается разнообразием и представлено двумя основными большими группами: оборудованием периодического и непрерывного действия. К первой группе относятся конструкции корзиночных прессов, ко второй группе - шнековые и в отдельных случаях ленточные прессы с пневматическим рабочим органом.

В нашей стране наибольшее распространение получили прессы непрерывного действия шнекового типа. Действие таких машин основано на непрерывном перемещении дробленого винограда (мезги) в перфорированном наклонном или горизонтальном цилиндре с помощью одного или двух медленно вращающихся шнеков. Шнековые прессы компактные, разрешают вести процесс непрерывно в автоматическом режиме. Этим оборудованием комплектуются все основные отечественные поточные линии переработки винограда.

1.4 Осветление перед брожением

Осветление сусла, технологическая операция первичного виноделия, направленная на отделение дисперсной фазы от жидкой. Проводится с целью удаления из сусла взвешенных частиц, дикой микрофлоры, коллоидов, окислительных ферментов. Осветление сусла положительно влияет на ход спиртового брожения и формирование букета вина. Брожение идет менее бурно, потери летучих компонентов уменьшаются, выход этилового спирта с единицы сахара увеличивается. Для ускорения осветления сусла применяют различные флокулянты (полиакриламид, двуокись кремния, полиоксиэтилен и др.) совместно с бентонитом, ферментные препараты и др. вещества. Скорость и качество осветления зависят от температуры и продолжительности операции, вязкости, химического состава, рН, содержания SO2. Сусло-самотек и сусло первого давления осветляются отдельно от сусла прессовых фракций. Последние содержат больше взвесей, минеральных и экстрактивных веществ, окислительных ферментов высокой активности, что затрудняет осветление, способствует развитию оксидазного касса и накоплению продуктов окисления. Для предотвращения этих явлений при осветлении сусла прессовых фракций применяются более жесткие режимы: повышенные дозы SO2, бентонита, ферментных препаратов и др. В винодельческой промышленности существуют различные способы осветления сусла: отстаивание, центрифугирование, фильтрация, сепарирование и др. Чаще применяется отстаивание сусла, обеспечивающее прохождение не только физико-химических процессов, но и биохимических, способствующих созреванию сусла.

Осветление сусла фильтрацией применяется редко из-за низкой производительности, обусловленной высокой вязкостью и коллоидами сусла, ведущих к закупорке фильтрующей поверхности. Для фильтрации сусла применяются установки грубой фильтрации, автоматические камерные фильтр-прессы ФПАКМ или ротационные вакуум-фильтры непрерывного действия. Большие перспективы для ускоренного осветления сусла при высокой производительности (600--3000 дал/час) имеет центрифугирование. Оно исключает применение повышенных доз SO2, обеспечивает поточное ведение процесса, не требует расхода вспомогательных материалов и позволяет автоматизировать контроль качества осветления при помощи мутномера. Для осветления мутного сусла применяются центрифуги AI-ВСУ, ВСЛ и др. отечественного и зарубежного производства.

1.5 Брожение сусла

Процесс брожения сусла лучше проводить в стеклянных бутылях или деревянных бочонках. В крайнем случае можно использовать эмалированные кастрюли и ведра. На первом этапе бурного брожения закрывается такая посуда ватно-марлевыми тампонами или несколькими слоями марли, а затем специальными пробками с водяным затвором. Для этого нужно подобрать резиновую или корковую пробку, так чтобы она плотно подходила к горлышку бутыли или бочонка, в середине пробки просверлить тонкое отверстие, в которое вставить тонкую стеклянную трубку. Место соединения стеклянной трубки и пробки нужно залить сургучом, парафином или смолой. На стеклянную трубочку надевают тонкий резиновый шланг, свободный конец которого опускают в сосуд с водой. В результате брожении углекислый газ может свободно поступать по рёзиновой трубочке в сосуд с водой и проходить через слой воды. Пробки с водяным затвором предотвращают попадание кислорода в сусло, тем самым препятствуя дальнейшему разложению образующегося спирта на уксусную кислоту и воду. Процесс брожения необходимо проводить при комнатной температуре 18-20 градусов и избегать сквозняков и перепада температур, поскольку резкие колебания температуры приостанавливают работу дрожжей. Стеклянную посуду с суслом лучше ставить в темное и сухое место для предотвращения нарушения биохимических процессов под воздействием света и влаги. В процессе брожения необходимо следить не только за температурой окружающей среды, но и за температурой самого сусла, так как при брожении протекают интенсивные химические реакции и температура сусла повышается., Нельзя допускать повышения температуры выше 30 градусов, в противном случае в сусле начнут образовываться побочные неприятные соединения и кроме того начнет испаряться образующийся спирт.

В таком случае посуду с суслом нужно обязательно охлаждать прохладной водой или обкладывать мокрой тканью. Как уже говорилось, при брожении интенсивно проходят химические реакции, при этом жидкость сильно пенится, движется в посуде, шипит, выделяются пузырьки углекислого газа. Такое брожение называется бурным и длится оно около недели. На этом этапе посуду с суслом нельзя плотно закрывать, лучше накрывать несколькими слоями марли или ватно-марлевым тампоном. А также нельзя заполнять посуду более чем на 3/4 объема, оставив пространство для образования и движения пены. Для более полного проведения брожения сусло необходимо периодически перемешивать. После бурного брожения сусло успокаивается, пена оседает на дно и все меньше выделяется газа. Наступает процесс тихого брожения. На этом этапе сусло постепенно расслаивается. На дне посуды образуется осадок, состоящий из отработавших дрожжей и нерастворимых компонентов сока, а сверху постепенно образуется мутноватая жидкость вино, пузырьков газа становится совсем мало. Так заканчивается процесс тихого брожения. Полное брожение сусла происходит обычно в течение месяца. В результате брожения весь сахар, находящийся в сусле, полностью превращается в этиловый спирт. Спирт является продуктом жизнедеятельности дрожжей, но при накоплении его в количестве 12-13% дрожжи приостанавливают свою активность и погибают. Поэтому в домашних условиях путем прямого брожения можно получить вина крепостью не более 13°. В результате брожения изменяется и химический состав исходных продуктов, в итоге получается совершенно другой продукт с новыми биохимическими свойствами.

1.6 Снятие с дрожжей

Переливание производят сифоном (резиновой трубкой) или декантацией (переливая через край), при этом стараются не задеть осадка. Трубку опускают, не доходя 3 см до дрожжевого осадка, а сливают только прозрачное вино. Оставшийся осадок переливают в меньшую бутыль, дают отстояться, снова сливают, а гущу фильтруют через матерчатый фильтр. Снятым с осадка вином наполняют чистые баллоны до горлышка, укупоривают пробками или резиновыми колпачками и ставят в прохладное помещение (10-12град С) для отстоя на 1 месяц, после чего повторяют снятие с осадка. Полученный виноматериал доводят до кондиции сахаром, растворяя его в небольшом количестве вина при подогревании.

Количество сахара: для полусладких вин -- 50 г/л, для десертных -- 100-160 г/л, для ликерных -- 200 г/л.

Вино не должно оставаться на осадке, после окончания тихого брожения его снимают с осадка, наливают в бутылки до половины горлышка и закупоривают распаренной корковой пробкой, затем заливают смолкой. Хранят в лежачем положении при 15град С, т.к. при более высокой оно может испортиться. Выдержка вина может осуществляться от полугода до 2-4 лет и более, при этом образуется букет вина, который с годами улучшается. Перед розливом на хранение необходимо произвести фильтрацию и осветление вина.

1.7 Обработка виноматериала

Перед розливом виноматериал обрабатывают сорбиновой кислотой. Это вещество представляет собой белые игольчатые кристаллы, трудно растворимые в холодной воде и легко в горячей воде, спирте и эфире. Реагирует с растворами углекислых и двууглекислых солей щелочных и щелочноземельных металлов, образуя хорошо растворимые соли -- сорбаты.

Сорбиновая кислота в количестве 200--300 мг/л прекращает развитие дрожжей, в количестве 5 г/л убивает дрожжи, но бактериостатическое действие ее очень слабое. Размножение уксуснокислых и молочнокислых бактерий тормозится только дозой 1 г/л. Но 300 мг/л сорбиновой кислоты отрицательно влияют на вкус вина. Поэтому она не может предохранять вино от уксусного, молочнокислого и яблочно-молочного брожения При наличии в вине дрожжей и уксуснокислых бактерий последние подавляются дрожжами за счет антагонизма, но при внесении сорбиновой кислоты дрожжи подавляются, а уксуснокислые бактерии начинают развиваться более активно.

К недостаткам сорбиновой кислоты относятся негативное влияние на вкус, отсутствие бактериостатического действия на бактерии и образование в ряде случаев сорбата калия, который вызывает пoявлeниe кристаллических помутнений, постороннего гераниевого тона, поэтому применение сорбиновой кислоты в виноделии ограниченно.

Сусло, стабилизированное сорбиновой кислотой, необходимо сульфитировать до содержания SO общего не менее 100 мг/л.

Затем виноматериал снимают с осадка.

1.8 Розлив

В бутылки разливают вина, прошедшие полный цикл технологической обработки. Разливаемое в бутылки вино должно быть стойким к действию воздуха, изменению температур, обладать биологической и химической стабильностью, поэтому перед розливом в бутылки каждую партию вина проверяют на розлива - стойкость.

Кроме того, вина, разливаемые в бутылки, по качеству и кондициям должны удовлетворять требованиям к готовой продукции. Перед подачей на розлив должен быть сделан подробный химический анализ вина по всем показателям, характеризующим данный тип вина, проверена его микробиологическая характеристика и дана органолептическая оценка дегустационной комиссией завода.

Для горячего розлива виноматериалы нагревают в теплообменнике до температуры 50-55 °С, разливают в теплые бутылки и укупоривают стерильными пробками.

Горячий розлив предусматривается для красных столовых.

После укупорки бутылок контролируют герметичность укупорки, целостность бутылки, ее чистоту и чистоту вина. Для контроля бутылки переворачивают горлышком вниз, при этом из неплотно укупоренных бутылок вино просачивается, тяжелые включения (стекло) опускаются, а легкие (крошки пробки, ворс) поднимаются.

При наклейке кольереток, этикеток и ярлыков не допускаются перекосы, складки и надрывы. При контроле обращают особое внимание на соответствие этикетки наименованию разливаемого вина.

2. Механизм протекания процесса

Для удаления из сусла, соков, виноматериалов и вин взвешенных частиц используются различные способы осветления: отстаивание, центрифугирование, фильтрование, флотация. Для интенсификации процесса осветления в ряде случаев производится обработка продуктов виноделия оклеивающими, ферментными и химическими препаратами. Для осуществления того или иного способа осветления в винодельческой промышленности используются различные типы оборудования: отстойники, сепараторы, центрифуги, фильтры, гидроциклоны, флотаторы.

Отстаивание является самым распространённым способом осветления виноматериала.

Отстаивание -- это частный случай разделения неоднородных жидких или газообразных систем в результате выделения твердых или жидких частиц под действием гравитационной силы. Применяют отстаивание при грубом разделении суспензий, эмульсий пылей. Этот способ разделения характеризуется низкой скоростью процесса. Отстаиванием не удается полностью разделить неоднородную смесь на дисперсную и дисперсионную фазы. Однако простое аппаратурное оформление процесса и низкие энергетические затраты определили широкое применение этого метода разделениям в пищевой и смежных отраслях промышленности.

При отстаивании частиц в вязкой среде основным фактором является разность плотностей среды (жидкости) и твердых частиц. Чем больше эта разница, тем быстрее протекает процесс. В том случае, когда плотности частиц и жидкости равны, разделить такие неоднородные системы отстаиванием не представляется возможным. Если плотность твердых частиц больше плотности жидкости, то сила тяжести превышает Архимедову силу, и твердые частицы опускаются на дно. В противном случае твердые частицы всплывают вверх.

Кроме того, на скорость отстаивания влияют размер частиц, их форма и концентрация, а также вязкость жидкости, снижающая скорость процесса. Для уменьшения вязкость жидкость подогревают в допускаемых технологией пределах температур.

Отстаивание проводят в аппаратах различных конструкций называемых отстойниками.

При отстаивании должны соблюдаться следующие условия: продолжительность пребывания разделяемого потока в аппарате должна быть равна или больше времени осаждения частиц; линейная скорость потока должна быть меньше скорости осаждения. При нарушении первого условия частицы не успевают выделиться и осесть в аппарате, при нарушении второго возникающие вихревые потоки взмучивают и уносят осаждающиеся частицы из отстойника.

Отстаиванию подвергается сусло после отделения его от мезги на стекателях и прессах, виноматериалы после брожения и оклейки.

Для проведения процесса отстаивания используются обычные резервуары, оснащённые соответствующей арматурой для декантирования.

Взвешенные частицы представляют собой полидисперсные системы, размеры частиц которых различны как по размерам, так и по физико-механическим свойствам, химическому составу и имеют неодинаковую скорость осаждения.

При отстаивании различают свободное, независимое осаждение различных частиц и стеснённое осаждение.

Одним из главных недостатков отстойников является их низкая производительность. Увеличить производительность можно за счёт увеличения активной площади осаждения. Это можно сделать за счёт увеличения габаритных размеров установки.

Ускорение процесса осветления сусла отстаиванием достигается путём применения различных адсорбентов и флокулянтов.

В последние годы наиболее широкое применение в практике получили бентонит, полиакриламид, полиоксиэтилен.

Обработка сусла бентонитом в дополнении к основному эффекту способствует снижению ферментативного окисления его и повышению стабильности вин к белковым помутнениям. Это объясняется тем, что основное количество белков переходят в сусло и вино из растительных тканей ягод винограда. Белки являются носителями ферментных систем, в том числе окислительных ферментов. При обработке сусла на бентоните адсорбируется азотистые вещества. Прежде всего это белки, в присутствии которых снижается адсорбция аминокислот, необходимых для размножения дрожжей в сусле. Следовательно, обработкой сусла бентонитом достигается тройной эффект: ускорение и улучшение качества отстаивания, снижается способность сусла к окислению, повышается стабильность вин к белковым помутнениям.

Обработка сусла бентонитовой суспензией является наиболее распространённым способом использования бентонита при обработке сусла и вина. Дозы обычно устанавливаются по сухому бентониту и для обработки сусла колеблются в большом диапазоне - 2 - 10 г/л. Это зависит от желаемой степени очистки сусла, от сорта и степени зрелости винограда, его физического состояния, степени повреждения гроздей болезнями и других факторов, влияющих на удельное содержание и структуру взвесей, содержащихся в сусле.

Для большей степени очистки сусла и достижения им фильтрационной зрелости при изготовлении полусладких вин применяется двукратная оклейка сусла бентонитовой суспензией. Сусло, полученное от шнековых стекателей, подвергается сульфитации и обработки бентонитом дозой 3 г/л. После отстаивания грубых взвесей в течение 6 часов сусло декантируется, охлаждается до 10 °С и повторно обрабатывается бентонитом дозой 2 г/л. После отстаивания в течение 8 - 12 часов сусло полностью очищается от взвесей и фильтруется через фильтровальный картон.

Обработка сусла сухим бентонитом в виде натурального порошка рекомендуется на основе экспериментальных исследований, проведенных на Крымском киле. Доза бентонита - 2 г/л в направляемое на отстаивание сусло, в которое предварительно введено требуемое количество сернистого ангидрида. Для сусла, полученного из винограда, повреждённого гнилью, дозу сухого бентонита следует увеличить до 3 - 4 г/л.

Применение сухого бентонита имеет преимущества по сравнению с обработкой сусла бентонитовой суспензией. Объём осадка уменьшается в 10 - 15 раз. Уменьшается влияние окисленности, вкус белых вин и соков получается более чистым.

Комбинированная обработка сусла бентонитом и полиакриламидом (ПАА) применяется с 60-х годов для ускорения формирования осадка и увеличения его плотности. Дозы ПАА для обработки сусла зависят от структуры и удельного содержания взвесей и количества вносимого бентонита. Рабочий диапазон этих доз колеблются в пределах 2 - 10 мг/л. Оптимальными пределами считаются 3 - 7 мг/л.

3. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОТСТАИВАНИЯ

Отстойники бывают периодического, непрерывного и полунепрерывного действия.

Отстойник периодического действия представляет собой плоский бассейн без перемешивающих устройств. Бассейн заполняется суспензией, которая отстаивается в нем в течение необходимого для разделения времени. Затем осветленный слой жидкости сливают (декантируют) через штуцера, расположенные выше слоя осадка. Осевший осадок (шлам) выгружают вручную.

Размеры и форма отстойников зависят от концентрации дисперсной фазы и размеров частиц. С увеличением плотности и размеров частиц размеры отстойника уменьшаются. Продолжительность отстаивания зависит от вязкости дисперсионной фазы, которая снижается с повышением температуры. Поэтому для ускорения процесса отстаивания суспензию подогревают (если это не противоречит технологии).

1 -- корпус; 2 -- наклонные перегородки; 3 -- бункера

Рисунок 3.1. - Отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками

В отстойник полунепрерывного действия с наклонными перегородками (рис. 3.1) суспензия подается через штуцер и направляется с помощью наклонных перегородок попеременно сверху вниз и снизу вверх. Устройство перегородок увеличивает продолжительность пребывания суспензии и площадь поверхности отстаивания. Шлам собирается в конических бункерах и по мере накопления удаляется из них через краны.

Осветленная жидкость отводится из отстойника через верхний штуцер.

Наибольшее распространение в промышленности получили отстойники непрерывного действия.

Непрерывно действующий отстойник с гребковой мешалкой (рис. 3.2) представляет собой цилиндрический резервуар с коническим днищем и внутренним кольцевым желобом вдоль верхнего края отстойника. Мешалка с наклонными лопастями, на которых расположены гребки для перемещения осадка к разгрузочному люку, вращается с переменной частотой от 0,02 до 0,5 мин-1.

1 -- кольцевой желоб; 2 -- мешалка; 3 -- гребок; 4 -- люк; 5 -- коническое днище; 6 - цилиндрический резервуар

Рисунок 3.2 - Отстойник непрерывного действия с гребковой мешалкой

Суспензия непрерывно подается по трубе в середину резервуара. Осветленная жидкость переливается в кольцевой желоб и отводится из отстойника. Шлам удаляется при помощи диафрагменного насоса. Извлечение жидкости из шлама, если она является ценной для производства или ее извлечение необходимо по технологическим условиям, производится в установке для противоточной промывки. В таких отстойниках достигаются равномерная плотность осадка, эффективное его обезвоживание. Недостатком гребковых отстойников является их громоздкость.

В многоярусных отстойниках, которые представляют собой несколько отстойников, поставленных один на другой, или цилиндрический резервуар с коническим днищем, внутри которого имеются конические перегородки, разделяющие отстойники на ярусы (рис. 3). В результате этого значительно снизилась громоздкость и увеличилась площадь поверхности отстаивания.

Отстойник имеет общий вал, на котором расположены гребковые мешалки. Суспензия через распределительное устройство подается по трубам в стаканы каждого яруса отстойника, Осветленная жидкость собирается через кольцевые желоба в коллектор. Ярусы соединены стаканами для удаления шлама. Стакан каждого вышерасположенного яруса опущен нижним концом в слой шлама нижерасположенного яруса. Таким образом, ярусы отстойника последовательно соединены по шламу. Шлам удаляется только из нижнего яруса через разгрузочный конус, в котором установлен скребок.

1 -- распределительное устройство; 2 -- трубы; 3 -- стакан; 4 - гребковая мешалка; 5 -- разгрузочный конус; 6 -- скребок; .7 - коллектор; 8 -- рама

Рисунок 3.3 - Многоярусный отстойник

4. кинетические закономерности процесса

4.1 Материальный баланс процессов разделения

Разделению подлежит неоднородная система, состоящая из вещества «а» (дисперсионная фаза) и взвешенных частиц «в» (дисперсная фаза).

Gc -- количество исходной смеси, кг;

xс -- массовое содержание взвешенных частиц в исходной смеси, мас. % ;

Gп -- количество очищенного продукта, кг;

хп -- массовое содержание взвешенных частиц в очищенном продукте, мас. %;

G0 -- количество осадка, кг;

хо -- массовое содержание взвешенных частиц в осадке, мас. %.

При отсутствии потерь веществ материальный баланс разделения можно представить так:

по общему количеству веществ

Gc=Gп+G0; (1)

по количеству взвешенных веществ (дисперсной фазе)

Gcхс=Gпхп+G0х0, (2)

Объединяя уравнения (1) и (2) в систему получаем

(3)

Совместное решение этих уравнений позволяет определить количество очищенного продукта

(4)

и количество осадка

(5)

Содержание взвешенных частиц в очищенном продукте и в осадке выбирается в зависимости от технологических требований и зависит от метода разделения.

Эффективность разделения характеризуется эффектом разделения, который определяется по формуле:

(5)

4.2 Кинетика осаждения

Процесс осаждения взвешенных частиц в вязкой среде описывается критериальным уравнением вида:

(6)

где Rе - критерий Рейнольдса;

Ar - критерий Архимеда;

коэффициент А и показатель степени п зависят от режима осаждения и определяются экспериментальным путем.

(7)

(8)

В формулах (8) и (9)

ст и сж - соответственно плотности частиц и жидкости, кг/м3;

мж - динамическая вязкость жидкости, Па·с;

l - характеристический размер частицы, м;

- скорость осаждения, м/с.

На основании экспериментальных данных установлены следующие режимы частиц в среде: ламинарный, переходный и турбулентный.

Ламинарный режим осаждения наступает при Re<1,85 или шAr<33, при этом зависимость (6) принимает вид:

(9)

Переходный режим осаждения наступает при 1,85?Re?500 или 33?шAr?83·103, при этом зависимость (6) принимает вид:

(10)

Турбулентный режим осаждения наступает при Re>500 или шAr>83·103, при этом зависимость (6) принимает вид:

 (11)

По значению критерия Рейнольдса определяют скорость осждения частицы в жидкости под действием силы тяжести

(12)

которая в случае ламинарного режима осаждения частиц правильной сферической формы может быть определена по формуле Стокса

(13)

4.3 Отстаивание под действием гравитационного поля

Рассмотрим работу отстойника (рис. 4.1). В прямоугольный отстойник с размерами камеры l, b, h поступает на разделение неоднородная смесь с линейной скоростью . При движении суспензии в отстойнике происходит отстаивание: твердые частицы оседают на дно, образуя слой осадка.

Рисунок 1. К расчету производительности отстойника

Отстойники рассчитывают на отстаивание самых мелких частиц.

Рабочий объем отстойника равен:

(14)

где Wф -- секундная объемная производительность отстойника по очищенному продукту, м3/с;

ф0 -- средняя продолжительность отстаивания частиц, с.

Последняя связана со средней скоростью отстаивания частиц соотношением:

(15)

Тогда секундная объемная производительность отстойника равна:

(16)

т. е. она равна произведению площади отстаивания (F0=lb) на скорость отстаивания. Скорость отстаивания определяется в зависимости от режима.

Продолжительность отстаивания можно сократить, если уменьшить высоту слоя жидкости (путь отстаивания). Это условие реализовано в конструкциях многоярусных отстойников в тарельчатых сепараторах.

Если задана производительность отстойника по очищенному продукту, то из уравнения (16) можно определить площадь поверхности отстаивания:

 (17)

Секундная объемная производительность отстойника по очищенному продукту связана с массовой секундная производительностью отстойника по очищенному продукту соотношением:

(18)

сп -- плотность продукта, кг/м3,

Секундная объемная производительность отстойника по очищенному продукту связана с количеством очищенного продукта соотношением:

(19)

где ф - продолжительность процесса, сек.

Тогда с учетом формул (19) и (20) формула (18) принимает вид:

(20)

а с учетом формулы (2) и материального баланса разделения

(21)

где Gc - количество исходной суспензии, кг.

Эффективность работы отстойника может быть увеличена посредством уменьшения пути отстаивания частиц, т. е. высоты слоя жидкости h. Это условие реализовано в многоярусных отстойниках.

5. расчет параметров процесса

Определить площадь отстаивания отстойника непрерывного действия при осветлении виноматериалов. Производительность отстойника по исходному виноматериалу - 20 т/ч. Минимальный диаметр твердых частиц виноматериала равен 100 мкм, а их плотность - 2000 кг/м3. Начальная концентрация частиц виноматериала - 10%; очищенного виноматериала - 0,05%; осадка - 90%. Плотность жидкой фазы виноматериала - 1000 кг/м3; вязкость - 110-3 Пас.

Дано:

Решение

Площадь отстаивания определяем по формуле

Неизвестными величинами являются скорость отстаивания и плотность очищенного продукта.

Площадь отстаивания определяем по формуле Стокса

Проверяем правильность использования формулы (определяем режим отстаивания)

т.е. режим отстаивания

ламинарный, и скорость определена верно.

Плотность очищенного продукта определяем по формуле плотности суспензии

где - доля твердых частиц очищенного виноматериала. =0,005.

Тогда площадь отстаивания равна

Заключение

Виноделие как отрасль промышленности нашло широкое применение во всем мире. Сырьем для производства вин являются фрукты и ягоды, среди которых особое место занимают разливные сорта винограда. Технология производства вин - довольно ложный процесс, возникший в давние времена, и совершенствующийся по настоящее время.

Одной из операций технологического процесса производства вин является осветление виноматериалов, которое может достигаться несколькими способам. Наиболее распространенным способом осветления является отстаивание.

Отстаивание -- это частный случай разделения неоднородных жидких или газообразных систем в результате выделения твердых или жидких частиц под действием гравитационной силы.

При отстаивании частиц в вязкой среде основным фактором является разность плотностей среды (жидкости) и твердых частиц. Чем больше эта разница, тем быстрее протекает процесс. В том случае, когда плотности частиц и жидкости равны, разделить такие неоднородные системы отстаиванием не представляется возможным. Если плотность твердых частиц больше плотности жидкости, то сила тяжести превышает Архимедову силу, и твердые частицы опускаются на дно. В противном случае твердые частицы всплывают вверх.

Кроме того, на скорость отстаивания влияют размер частиц, их форма и концентрация, а также вязкость жидкости, снижающая скорость процесса. Для уменьшения вязкость жидкость подогревают в допускаемых технологией пределах температур.

Отстаивание проводят в аппаратах различных конструкций называемых отстойниками.

Список использованных источников

1. Дытнерский Ю.И. Гидромеханические процессы. - М.: Химия, 1978. - 352с.

2. Кавецкий Г.Д., Королев А.В. Процессы и аппараты пищевых производств. - М.: Агропромиздат, 1991.-432с.

3. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И. Техника и технология производства столовых вин - М.: Агропромиздат, 1984. - 336с.

4. Русанов Е.С. Мембраны в химический процессах. - М.:1997г.

5. Чижов А.П. Оборудование для отстаивания и осаждения конструкции.-С.-Пб.:1999г.
6. Брык М.Т Цапюк Е.А Твердый А.А. Мембранная технология в промышленности. - Киев: Тэхника, 1990

7. Брок Т. Мембранная фильтрация / Пер. с англ. - М.: Мир, 1987

8. Гельперин Н.И., Анштейн В.Г. Основы техники концентрирования растворов. -М.: Химия, 1967.-664с.

Размещено на Allbest.ru