Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Астраханский государственный технический университет

Кафедра «Технологические машины и оборудование»

Курсовая работа на тему:

«Процессы и аппараты пищевых производств»

«Производство портвейна из виноматериалов с разработкой теплообменника»

Выполнила: студентка

гр.ДРТ-31 Садовничая А.В.

Научный руководитель:

КТН Доцент кафедры ТМО

Артемьева Н.Н.

Астрахань 2010 г.

Задание по курсовой работе

1) В линии производства вина рассчитать и спроектировать теплообменный аппарат по следующим данным:

Производительность аппарата G=1.35 кг/с

Начальная температура вина t=18єC

Температура горячей воды t=86єC

Коэффициент регенерации тепла ?=0,8

Подача горячей воды 7.5 m/час

Температура охлажденного вина t6=12єC

Температура охлаждающей воды t?в=8єС

Скорость вина 0.4 м/сек

Скорость холодной воды 0.4 м/сек

Потеря давления в аппарате 2.0 атм

2) Перечень обязательного графического материала:

а) Технологическая схема линии производства портвейна

б) Общий вид теплообменного аппарата

3) Дата выдачи задания

4) Срок сдачи законченного проекта

Руководитель: Артемьева Н.Н.

Введение

вино термическая обработка теплообменный

Виноградное вино - древнейший напиток, созданный многовековым трудом и умением народов, населяющих обширные территории умеренного и жаркого климата. От простейшей домашней переработки дикорастущего и "одомашненного" винограда производство вина прошло долгий путь развития и совершенствования. Современное виноделие - это уже мощная отрасль пищевой промышленности, опирающаяся на новейшие достижения науки и техники и, прежде всего, - микробиологии и биохимии, механики и автоматики. Многие вина со сложившимися высокими качествами установленными названиями известны в мировой виноторговле и занимают большое место в экспорте винодельческих стран. Наряду с этим колоссальное количество вина производится для домашнего обихода и для продажи в пределах своего виноградовинодельческого района.

Виноградным вином называют напиток, получающийся в результате спиртового брожения сока свежего или завяленного винограда (но не изюма). При изготовлении вина не разрешается добавлять посторонние вещества, кроме тех, которые вводят при его обработке и перечень которых предусмотрен действующим стандартом.

В целой, неповрежденной ягоде сок бродить не может. Чтобы сок забродил, в него должны попасть дрожжи, находящиеся на поверхности ягод, что происходит при раздавливании винограда.

Процесс приготовления вина требует большого навыка и знаний. Виноградный сок и вино- -- продукты, легко подвергающиеся порче; при неумелом обращении с ними они могут стать непригодными для потребления. Приготовление вина требует целого ряда самых разнообразных и часто очень тонких операций, в совокупности представляющих собой процесс виноделия. Поэтому неудивительно, что с древних времен виноделие считалось большим искусством.

Общее учение о вине -- энология -- включает:

1) химию вина (энохимия), изучающую состав винограда и вина

2) виноделие, описывающее технологию вина

3) увологию, дающую оценку хозяйственно-технологических свойств винограда.

Виноделие в широком понимании включает все операции, применяемые при изготовлении виноградного вина, начиная со сбора винограда и кончая выпуском готового вина. В более узком смысле под виноделием понимают технологические процессы, начинающиеся со сбора винограда, включающие переработку винограда на сусло, брожение сусла и заканчивающиеся получением молодого вина.

Приемы переработки винограда на вино и обработки вина, в равной степени применяемые ко всем его категориям, обычно объединяют под названием общее виноделие.

Получение отдельных типов вин требует специальных приемов изготовления для придания им особого, свойственного им характера.

В настоящее время в России наметилась тенденция к росту потребления менее крепких спиртных напитков, что обусловило увеличение производства и импорта вина. Винный рынок сейчас является одним из динамично развивающихся секторов российской экономики. По экспертным оценкам, его емкость определяется в 300-400 млн литров в год, однако ежегодное душевое потребление составляет пока около 4 бутылок. В 2008 году объем производства виноградных вин составил 36,5 млн дал, что на 9,7% больше аналогичного показателя 2002 года, плодово-ягодных вин было выпущено 40,01 млн дал.

Сорт винограда является одним из основных факторов, определяющих урожайность и качество винограда как сырья для винодельческой промышленности. В зависимости от сорта винограда при одних и тех же экологических условиях и одном и том же уровне агротехники может получаться сырье, имеющее резко различные технологические свойства и пригодное для вин только определенного типа и качества. В этом отношении сорта винограда отличаются большим многообразием.

Правильный выбор сортов винограда для получения вина определенного типа не может быть осуществлен без всестороннего учета почвенно-климатических п других внешних условий, в которых культивируется данный сорт. В связи с этим для винодельческой промышленности большое значение имеют правильный подбор сортов винограда для отдельных экологических районов (сорторайонирование) и связанная с ним производственная специализация виноделия.

При выборе сортов для конкретных целей винодельческой промышленности исходят из ряда технологических требований и условий. Прежде всего, учитывают особенности вин тех типов и марок, которые должны быть получены из данного сырья. Принимают во внимание также сроки созревания винограда, чтобы обеспечить равномерное распределение переработки сырья по всему сезону виноделия, учитывают возможности наиболее полного использования особенностей и специфики сорта путем применения дифференцированной, или сортовой, технологии[3].

1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА ВИНА

Принципиальная схема производства вина из виноматериалов

Купажирование виноматериалов

Предусматривает смешивание (обычно за 40--45 суток до розлива) сухих виноматериалов с консервированным суслом с целью обеспечения необходимых кондиций по сахару. В купажи можно вводить также вакуум-сусло, крио-сусло и др. недоброды. Виноградное осветленное сусло консервируют обработкой холодом, пастеризацией, сульфитацией и др. методами (см. Консервирование сусла). Купаж подвергают технологической обработке (оклейка, фильтрация через диатомит и мембраны, обработка УФ и ИК-лучами и др.), затем хранят при низкой температуре в герметичных емкостях, лучше в атмосфере CO2.

Цель купажирования - создание крупных однородных партий типичных, гармонично сложенных и кондиционных вин, а для марочных - сохранение их органолептических свойств каждый год независимо от метеорологических условий созревания винограда.

Виноматериалы и материалы, входящие в состав купажей, делят на группы:

· основные виноматериалы (основа купажа). Их удельный вес в купаже составляет от 50 до 100 %;

· дополнительные виноматериалы. Их готовят из дефицитных и очень ценных сортов винограда или по специальной технологии;

· купажные материалы (консервированное или спиртованное сусло);

· основные материалы (спирт, вакуум-сусло).

Для купажа подбирают виноматериалы, взаимно дополняющие друг друга в желательном направлении.

Купажированием исправляют окраску, букет, вкус, типичность и кондиции основных виноматериалов. В соответствии с поставленной целью подбирают виноматериалы для усиления букета более ароматные, для повышения экстракта более экстрактивные.

Производственные купажи выполняют в крупных резервуарах, снабженных виномерными стеклами, механическими мешалками и пробными кранами, расположенных в трех уровнях для отбора проб.

Для более полного и быстрого перемешивания виноматериалы, купажные и основные материалы перекачивают в купажную емкость в соответствии с их плотностью, начиная с наименьшей. Спирт в купаж вводят последним в нижнюю часть емкости

Оклейка

Оклейкой называется операция осветления вина, при которой в него вводят гидрофильные коллоиды (желатин, рыбий клей и другие), вступающие во взаимодействие с коллоидами вина. Нерастворимые соединения, получающиеся в результате взаимодействия белковых и дубильных веществ, образуют хлопья, которые, оседая на дно, увлекают с собой взвешенные в вине мелкие частицы и осветляют его. Таким образом, в процессе оклейки наблюдается изменение золей как коллоидной системы, связанное с увеличением дисперсности твердой фазы, проходящим в две стадии: укрупнение частиц (собственно коагуляция) и выделение твердой фазы в осадок (седиментация).

Процесс оклейки основан на взаимодействии вводимых в вино оклеивающих материалов с коллоидными веществами вина.

Фильтрование

Одним из основных требований, предъявляемых к готовым винам, является обеспечение их стабильной прозрачности в течение длительного времени. Для придания винам стабильности их подвергают при выдержке фильтрации, обработке органическими и минеральными осветлителями, воздействию тепла и холода. Такая обработка ставит своей целью ускорить выделение из молодых вин избытка нестойких коллоидных веществ, фенольных и азотистых соединений, полисахаридов, металлов и других веществ, способных в дальнейшем выделиться в осадок. С другой стороны, ее задачей является предупреждение или устранение возможных помутнений в готовых винах, причиной которых могут быть их болезни и пороки.

Для осветления вин и предупреждения возможных помутнений из них удаляют взвешенные частицы различной степени дисперсности, нестойкие соединения, микроорганизмы. При этом применяют различные технологические приемы:

· физические (фильтрацию, отстаивание, центрифугирование), которые обеспечивают удаление взвесей, исключают их растворение и снижают вероятность повторных помутнений

· сорбционные, основанные на адсорбции, адгезии, гетероада-гуляции, ионном обмене, т. е. на физико-химическом взаимодействии между компонентами вина и сорбентами;

· биохимические, основанные на ферментативном расщеплении белков и других высокомолекулярных компонентов вина, способных переходить в нерастворимое состояние и вызывать помутнения вин;

· термические, основанные на воздействии повышенной температуры (обработка теплом) или пониженной (обработка холодом);

· химические, основанные на образовании комплексов и последующем их осаждении.

Фильтрацией называется операция отделения твердой фазы вещества от жидкой при помощи пористой перегородки.

Процесс фильтрации основан на задержании твердых взвешенных частиц пористыми перегородками, способными пропускать жидкость и удерживать на своей поверхности частицы твердой фазы.

В .результате непосредственного контакта суспензии с поверхностью пористой перегородки жидкая фаза вследствие разности давлений по одну и по другую сторону перегородки проходит через поры перегородки и собирается в виде освобожденного от твердых частиц фильтрата; твердые же частицы задерживаются на поверхности перегородки, образуя слой осадка.

Техника фильтрации использует этот увеличивающийся по мере протекания процесса .слой осадка на перегородке в качестве фильтрующей среды, стремясь при этом свести до минимума гидравлическое сопротивление осадка. Осадок, отлагающийся на поверхности фильтрующей перегородки, является одним из важнейших факторов, в большинстве случаев решающим успех процесса фильтрации. От характера осадка и толщины его слоя зависит и производительность фильтра, и расход энергии на продвижение жидкости через фильтрующий слой.

Среди применяемых в настоящее время в винодельческой 'промышленности систем фильтров основными являются и и фильтр-прессы. Эти фильтры выпускаются различных конструкций, изготовляются из разных материалов и различаются между собой по размерам « производительности.

В последнее время широкое распространение в винодельческой промышленности получили фильтр-прессы (рис.4).

Фильтр-пресс предназначен для фильтрования виноматериалов и вина через фильтровальный картон. Фильтр включает в себя каркас, паркет пластин, нажимную плиту и насос с системой трубопровода.

Термическая обработка вина

Под термической обработкой вина мы понимаем .воздействие на «его охлаждением или нагреванием до той или иной определенной температуры, в зависимости от цели обработки.

Влияние термической обработки, на вино весьма .разносторонне. Охлаждение и нагревание в определенных условиях способствуют осветлению вин, достижению ими стабильной прозрачности и удалению, а :в некоторых случаях (при нагревании до 60° и выше) умерщвлению нежелательной микрофлоры (дрожжей и бактерий). Наблюдаемое в большинстве случаев улучшение вкуса вин, прошедших термическую обработку (охлаждение или нагревание), позволяет нам рассматривать ее как один из действенных методов ускорения созревания или стабилизации вин [71].

Обработка вина охлаждением

Охлаждение вин в результате своего физико-химического, биологического и химического действия дает разносторонний эффект.

Известно, что понижение температуры помещения, в котором хранится вино, вызывает в нем осаждение виннокислых солей. Тот же эффект, но в более короткий срок, получается при искусственном охлаждении вина в холодильнике.

Физико-химическое воздействие на вино делает его стойким против дальнейшего осаждения солей винной кислоты и нарушения равновесия его состава, которое может произойти под влиянием понижения температуры помещения.

Одна из целей охлаждения вина состоит в осаждении излишка растворенных в нем виннокислых солей. Процесс выпадения этих солей из вина происходит при нормальных условиях его выдержки в подвалах. В большей степени соли осаждаются, если вино находится в зимнее время на холоде. Казалось бы, вино, охлажденное до определенной температуры, не помутнеет при вторичном понижении его температуры до того же значения. Однако при экспериментальном исследовании этого вопроса наблюдается совершенно иное.

Для обработки холодом в наших и зарубежных производствах широко применяется пластинчатый теплообменник. Принцип действия теплообменника будет рассмотрен в следующих главах.

Выдержка виноматериалов

Выдержка виноматериалов и вин -- ответственный технологический процесс, в результате которого формируются вкус и букет, характерные для вина данного типа, выпадают в осадок нестойкие соединения и значительное количество микроорганизмов, вино осветляется и становится стабильным к помутнениям.

При выдержке в вине проходят различные физические и биохимические процессы, характер и интенсивность которых изменяются на отдельных стадиях выдержки. На ход этих процессов воздействуют технологическими обработками. Основными физическими процессами являются осаждение взвешенных частиц, образующихся при переходе ряда веществ в нерастворимое состояние, и испарение летучих компонентов вина.

Процесс осаждения, основанный на гравитационном разделении жидкой и твердой фаз, протекает при выдержке непрерывно. В большинстве случаев осаждению предшествуют или сопутствуют физико-химические процессы, в результате которых часть компонентов вина переходит в нерастворимое состояние и образует взвеси. Когда частицы взвесей достигают определенной величины, они постепенно оседают и вино осветляется. При длительной выдержке вина может быть достигнуто его хорошее естественное осветление в результате только гравитационного разделения.

Розлив вина

Розлив вина -- завершающий и один из наиболее ответственных процессов винодельческого производства. Несоблюдение при розливе технологических требований может привести к заметному ухудшению качества вина, уменьшить его стойкость к помутнениям и в значительной мере свести на нет результаты, достигнутые при выдержке и обработке вино-материалов.

Розлив вина в бутылки предусматривает выполнение ряда обязательных технологических условий и последовательного проведения следующих основных работ:

1.контроля кондиционности и розливостойкости вина,

2.мойки бутылок и контроля их качества,

3.наполнения бутылок вином на разливочных машинах,

4.обработки пробок и укупорки бутылок.

К розливу в бутылки допускаются только те вина, которые соответствуют установленным требованиям по качеству и кондициям. Перед подачей вина на розлив делают его химический анализ по показателям, предусмотренным для вин данного типа.

Помимо химического состава контролируют цвет и прозрачность вина. По цвету вино должно полностью соответствовать требованиям, предъявляемым к данному его типу и марке. Розливу подлежит вино, имеющее полную прозрачность с блеском.

Обязательной является также органолептическая оценка вина, которую проводит дегустационная комиссия завода. Для вин установлены минимальные баллы дегустационной оценки, ниже которых вина считаются некачественными и не допускаются к розливу и выпуску.

Для налива в бутылки вин применяют аппаратуру стерильного розлива, которая изготовляется фирмой Зейтц (ФРГ). Бутылки с моечной машины по конвейеру поступают на автоматически действующий аппарат для стерилизации бутылок. Бутылки, поступающие в стерилизующий аппарат, обрабатываются сернистым ангидридом и затем стерильным воздухом. Сернистый ангидрид подается в аппарат через водяную ловушку, где очищается от примесей и увлажняется, а воздух -- через фильтр. Аппарат снабжен прибором, регулирующим подачу сернистого ангидрида и стерильного воздуха. Подведенная к аппарату бутылка поднимается по копиру и на определенной высоте автоматически открывает кран, через отверстие которого сернистый ангидрид поступает в бутылку, вытесняя из нее воздух. Затем сернистый ангидрид вытесняется из бутылки стерильным воздухом.

В первой зоне стерилизующий газ вводится в бутылки и вытесняет из них воздух, во второй -- под действием сернистого ангидрида уничтожаются микроорганизмы в бутылках. В третьей зоне сернистый ангидрид вытесняется стерильным воздухом. Обработанные бутылки подаются по закрытому транспортеру на розлив.

Укупорка

Корковая пробка -- почти идеальное укупорочное средство. Она плотно закрывает бутылку, пропускает небольшое количество воздуха, обладает нейтральным вкусом. Однако стопроцентной гарантии укупорки она дать не может.

Еще римляне наряду со смолой и варом использовали для укупоривания сосудов с вином корковую пробку. Но в широкий обиход пробка была введена только в XVII в., после изобретения винной бутылки. Однако пробка не всегда выполняет возложенные на нее функции. Нередко случается, что бутылки начинают течь или, что еще хуже, вино приобретает неприятный пробковый тон. Насчитывают около 50 летучих веществ, с которыми вино вступает в реакцию. Многие производители вин полагают, что качество корковой пробки в массе своей снижается, в то время как объем винопроизводства растет. Они пытаются найти корковой пробке альтернативу и, можно сказать, уже нашли -- это силиконовая пробка.

По внешнему виду пробки нельзя определить, заражена ли она трихлоранизолом или нет. Всего в натуральной корковой пробке присутствует около 50 летучих веществ, которые могут вызвать пробковый тон в вине

Хранение вина

Вино - почти живой, очень чувствительный продукт. Оно боится света и любит прохладу, покой и тишину. Высокая влажность воздуха ему также приятна.

2. СВОЙСТВА ОБЪЕКТА ОБРАБОТКИ И ГОТОВОГО ПРОДУКТА

Свойства винограда

Около 85 % мирового производства винограда используется для получения вин различного типа, коньяков, безалкогольных соков, соковых концентратов и сушеной продукции. При безотходной переработке винограда получают ряд ценных дополнительных продуктов, находящих применение в пищевой промышленности и других отраслях: этиловый спирт, винную кислоту, винный камень, виноградное масло, пищевой краситель и др.

По своему строению, химическому составу и физико-механическим свойствам виноград относится к наиболее ценным видам растительного сырья. Он легко поддается технической переработке и обеспечивает получение продуктов с высокими питательными, вкусовыми и диетическими качествами (Таблица 1).

Таблица 1

Необработанный виноград (Пищевая ценность в 100g)
Вода: 80,54 г	Неорганические вещества 0,48 г	Пищевые волокна 0,9 г	Энергетическая ценность: 69 ккал
Протеины: 0,72 г	Липиды: 0,16 г	Глюкоза 18,10 г	Моносахариды 15,48 г
Микроэлементы
Кальций 10 мг	Железо: 0,36 мг	Магний: 7 мг	Фосфор: 20 мг
Калий 191 мг	Медь: 0,127 мг	Натрий 2 мг	Цинк: 0,07 мг

Виноград поступает на завод первичного виноделия для переработки в виде грозди, которая состоит из ножки (гребненожки), гребня и ягод, характеризующих строение виноградной грозди и ее технологические свойства.

Величина и форма грозди зависят от сорта винограда и внешних условий. По форме грозди могут быть цилиндрическими, коническими, цилнндро-коническими, яйцевидными, крылатыми, ветвистыми и др. Длина гроздей у большинства сортов лежит в пределах 60--300 мм. Средними по размеру считаются грозди длиной 130--180 мм. Для винных сортов винограда характерна небольшая длина гроздей и лишь некоторые сорта, например Бишты, Морастель, Мурведр, Плавай, Плечистик, имеют относительно длинные грозди.

Минимальная ширина гроздей винных сортов винограда 50 мм, максимальная--190 мм. Ширину грозди характеризуют индексом формы I -- отношением наибольшей ширины к длине. Если i<М%, гроздь очень узкая, при i = 1/2 --узкая, при i=2/з -- широкая и при i=1 --очень широкая.

Плотность строения грозди зависит от степени ветвления гребня, длины плодоножек и величины ягод. Плотность грозди -- характерный признак сорта винограда, но на нее могут влиять также экологические факторы, определяющие условия цветения и опыления.

Масса гроздей варьирует в широких пределах в зависимости от сорта винограда и экологических факторов. У винных сортов она в среднем имеет меньшую величину, чем у столовых. Минимальная масса гроздей винных сортов составляет 40 г, максимальная -- 750 г.

Количество ягод в грозди является характерным свойством сорта винограда и зависит от условий цветения, опыления и экологических факторов. Минимальное количество ягод в грозди 30, максимальное -- 500.

Для характеристики винограда как сырья винодельческой промышленности существенное значение имеет механический состав грозди, под которым (по Н. Н, Простосердову) понимают соотношение в ней отдельных частей: ягод, гребней, кожицы, мякоти и семян.

Таблица 2

Элементы виноградной грозди имеют сложный химический состав (Таблица 2). Помимо воды они содержат углеводы, главным образом моносахариды, а также кислоты, в основном яблочную и винную, причем последняя специфична для винограда. Сахара (гексозы) и кислоты сосредоточены в соке ягоды, значительное количество кислот присутствует в гребнях. Фенольные вещества накапливаются в твердых элементах грозди: красящих веществ больше всего в кожице, дубильных -- в гребнях и особенно в семенах. Пектиновые вещества преобладают в кожице и гребнях. Семена содержат значительное количество масла. Распределение различных химических соединений по элементам грозди весьма неравномерно. Из всех элементов грозди самым важным является мякоть ягоды, в которой содержится основное количество сока, выделяемого при переработке винограда(Таблица 2).

Сорт винограда является одним из основных факторов, определяющих урожайность и качество винограда как сырья для винодельческой промышленности. В зависимости от сорта винограда при одних и тех же экологических условиях и одном и том же уровне агротехники может получаться сырье, имеющее резко различные технологические свойства и пригодное для вин только определенного типа и качества. В этом отношении сорта винограда отличаются большим многообразием.

Правильный выбор сортов винограда для получения вина определенного типа не может быть осуществлен без всестороннего учета почвенно-климатических п других внешних условий, в которых культивируется данный сорт. В связи с этим для винодельческой промышленности большое значение имеют правильный подбор сортов винограда для отдельных экологических районов (сорторайонирование) и связанная с ним производственная специализация виноделия. При выборе сортов для конкретных целей винодельческой промышленности исходят из ряда технологических требований и условий. Прежде всего, учитывают особенности вин тех типов и марок, которые должны быть получены из данного сырья. Принимают во внимание также сроки созревания винограда, чтобы обеспечить равномерное распределение переработки сырья по всему сезону виноделия, учитывают возможности наиболее полного использования особенностей и специфики сорта путем применения дифференцированной, или сортовой, технологии

Характеристики готового продукта

Вино светло-золотистого цвета. В букете и во вкусе сортовой тон. Кондиции вина: спирта 18 % об., сахара 10 г/100 см3, титруемая кислотность 4,5 г/дм3, экстракт 19 г/дм3 и выше. Основной сорт винограда Воскеат с содержанием сахара 20 г/100 см3 и выше.

Вино обладает потенциальной энергией, используемой организмом почти полностью. Литр сухого вина дает около 600--700 калорий. Более калорийны десертные сладкие вина с большим содержанием сахара.Так, при крепости 16% об. и сахаристости 12% литр портвейна дает около 1200 калорий.

Компоненты вина, составленные из основных органогенов -- водорода, кислорода, азота, углерода, являются питательными, так как принимают участие в пластических процессах и в обмене веществ. Хотя содержание азотистых веществ невысоко, ценными для организма являются аминокислоты, которых в сухих винах Найдено до 19. Содет ржание аминного азота достигает 590 мг/л при общем содержании аминокислот около 5 г/л -- почти ежедневный необходимый организму минимум.

Содержащиеся в вине микроэлементы являются катализаторами и регуляторами обмена веществ. Некоторые входят в состав ферментов (например, железо и медь в окислительных ферментах) и гормонов (йод в составе тироксина).

Вино, как это видно из его свойств, обогащает организм важнейшими витаминами и другими биокатализаторами.

Вместе с вином в организм вводятся важнейшие для него элементы -- калий и фосфор. Последний находится частью в органической форме. Незначительное содержание хлора и хлоридов делает сок и вино полезными при гипохлоридном режиме.

В последнее время в результате опытов некоторые авторы пришли к выводам, что меньшая величина алкоголемии в крови, вызываемая вином, по сравнению с алкого-лемией, вызываемой водно-спиртовым раствором такой же крепости, указывает на присутствие в вине каких-то ингибиторов токсичности спирта. Весьма важен также вывод, что при потреблении вина не накапливается свободный холестирин, играющий роль в атеросклерозе, а образуется его эфир.

Хотя кислотность виноградного сока и вина определяется и на вкус, и при помощи лакмуса и других индикаторов, однако физиологически вина и соки обладают алкализирующими свойствами, так как соли органических кислот, сгорая в организме, образуют карбонаты. Литр виноградного сока приравнивается 6 г соды (Линоссье), литр вина -- несколько меньшему количеству рН вина (в среднем 2,7--3,2), близкий к рН желудочного сока (2--2,5), способствует продуцированию соляной кислоты в желудке.

РЕМИНЕРАЛИЗИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА.

В результате удаления минеральных веществ выделительными путями и потом организм обедняется ими. Утоляя жажду, питьевая вода не возвращает их. Между тем вино, содержащее в среднем 1,5--2,5 г/л минеральных веществ, в составе которых преобладает калий и фосфор, способно реминерализировать обедневший минеральными веществами организм.

Как указано, некоторые химические элементы входят в состав вина в форме органических соединений. Таковы, например, соединения фосфора и железа, кальция и марганца, а также разных микроэлементов, частично -- в виде соединений с белками и витаминами.

При общей ежедневной потребности взрослого организма в воде (в среднем 2,5 л, причем на долю напитков приходится 1,5 л) замена хотя бы части питьевой воды вином весьма важна. Кроме обогащения минеральными веществами, вино вносит безупречную в гигиеническом отношении воду, какая далеко не всегда имеется в распоряжении потребителя.

3. АНАЛИЗ ПАТЕНТНОЙ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ПО ТЕПЛООБМЕННЫМ АППАРАТАМ

Под термической обработкой вина мы понимаем воздействие на «его охлаждением или нагреванием до той или иной определенной температуры, в зависимости от цели обработки.

Влияние термической обработки, на вино весьма разносторонне. Охлаждение и нагревание в определенных условиях способствуют осветлению вин, достижению ими стабильной прозрачности и удалению, а :в некоторых случаях (при нагревании до 60° и выше) умерщвлению нежелательной микрофлоры (дрожжей и бактерий). Наблюдаемое в большинстве случаев улучшение вкуса вин, прошедших термическую обработку (охлаждение или нагревание), позволяет нам рассматривать ее как один из действенных методов ускорения созревания или стабилизации вин.

Охлаждение вин в результате своего физико-химического, биологического и химического действия дает разносторонний эффект.

Известно, что понижение температуры помещения, в котором хранится вино, вызывает в нем осаждение виннокислых солей. Тот же эффект, но в более короткий срок, получается при искусственном охлаждении вина в холодильнике.

Физико-химическое воздействие на вино делает его стойким против дальнейшего осаждения солей винной кислоты и нарушения равновесия его состава, которое может произойти под влиянием понижения температуры помещения.

Для обработки холодом в наших и зарубежных производствах широко применяется пластинчатый теплообменник.

Техническая литература

1) СПИРАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

В спиральных теплообменниках поверхность нагрева образуется двумя тонкими металлическими листами, приваренными к разделительной перегородке (керну) и свернутыми в виде спиралей. Для придания листам жесткости и прочности, а также для фиксирования расстояния между спиралями к листам с обеих сторон приварены дистанционные бобышки. Спиральные каналы прямоугольного сечения ограничиваются торцовыми крышками.

Спиральные теплообменники отличаются компактностью, малыми гидравлическими сопротивлениями и значительной интенсивностью теплообмена при повышенных скоростях теплоносителей.

Недостатки спиральных теплообменников -- сложность изготовления и ремонта, невозможность применения их при давлении рабочих сред свыше 10 кгс/см2.

2) Пластинчатый теплообменник

Используют в качестве пастеризационно-охладительных агрегатов для пивного сусла, молока и других пищевых продуктов. Основным элементом этих теплообменников являются пластины 1, отштампованные из нержавеющей стали. Их устанавливают и закрепляют на станине 2, образуется своеобразный «пакет». Поверхность пластин имеет выступы 4, которые образуют многочисленные каналы между платинами. По этим пластинам тонкими слоями протекают жидкости. Слои жидкостей чередуются, поэтому теплообмен у каждого слоя жидкости проходит через обе ограничивающие поверхности. Уплотнение пластин обеспечивается резиновыми прокладками 3, приклеенными по периферии. Зачастую пластины компонуются в группы. Различная компоновка пластин в группах, групп в пакетах и пакетов на раме приводит к большому разнообразию компоновочных схем, наилучшим образом приспособленных для выполнения определенных технологических функций.

Аппараты могут быть как разборные, состоящие из отдельных пластин, так и полуразборные, в которых пластины попарно сварены.

Станина аппарата двухсторонняя, соответственно компоновке секций. Она состоит из главной стойки 1, горизонтальных штанг 2 для подвески пластин, зажимных винтовых механизмов 3 по концам штанг, вертикальных распорок 4 и ножек 5. Главная стойка также установлена на четырех ножках.

Размещение главной стойки в середине аппарата в сочетании с расположением секции пастеризации и водяного охлаждения непосредственно у стойки позволило сосредоточить на главной стойке вводы и выводы горячей и холодной воды и устранило необходимость частой разборки этих коммуникаций при разборке аппарата.

Главная стойка станины литая чугунная, снаружи облицована листовой нержавеющей сталью. Теплообменные пластины аппарата типа П-2 изготовлены из листовой нержавеющей стали.

Значительные размеры секции регенерации установки ОПУ-10 (16,4 м2) обуславливают высокую степень регенерации тепла - около 82%.

Секция пастеризации выполнена с таким расчетом, чтобы можно было обеспечить полную производительность при относительно невысокой температуре горячей воды (около 78є).

Небольшая разность температур между горячей водой и молоком является одним из важных условий медленного образования пригара и устойчивой производительности аппарата на протяжении многих часов непрерывной работы.

Весь комплект теплообменных пластин и межсекционных плит с каждой стороны аппарата сжимают при помощи массивных нажимных плит и винтовых механизмов, расположенных на горизонтальных штангах.

Во время нормальной работы пластинчатого аппарата в секциях устанавливается определенный температурный режим, при котором начальные и конечные температуры жидкости для каждой секции остаются приблизительно постоянными.

3) Кожухотрубчатый теплообменник

Основными элементами кожухотрубчатых теплообменников являются пучки труб, трубные решетки, корпус, крышки, патрубки. Концы труб крепятся в трубных решетках развальцовкой, сваркой и пайкой.

Для увеличения скорости движения теплоносителей с целью интенсификации теплообмена нередко устанавливают перегородки как и трубном, так и межтрубном пространствах.

Кожухотрубчатые теплообменники могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными в соответствии с требованиями технологического процесса или удобства монтажа. В зависимости от величины температурных удлинений трубок и корпуса применяют кожухотрубчатые теплообменники жесткой, полужесткой и нежесткой конструкции.

Аппараты жесткой конструкции используют при сравнительно небольших разностях температур корпуса и пучка труб; эти теплообменники отличаются простотой устройства.

В кожухотрубчатых теплообменниках нежесткой конструкции предусматривается возможность некоторого независимого перемещения теплообменных труб и корпуса для устранения дополнительных напряжений от температурных удлинений. Нежесткость конструкции обеспечивается сальниковым уплотнением на патрубке или корпусе, пучком U образных труб, подвижной трубной решеткой закрытого и открытого типа.

В аппаратах полужесткой конструкции температурные деформации компенсируются осевым сжатием или расширением специальных компенсаторов, установленных на корпусе. Полужесткая конструкция надежно обеспечивает компенсацию температурных деформаций, если они не превышают 10--15 мм, а условное давление в межтрубном пространстве составляет не более 2,5 кгс/см2.

4) Двухтрубные теплообменники типа “труба в трубе”

Теплообменники этого типа состоят из ряда последовательно соединенных звеньев. Для удобства чистки и замены внутренние трубы обычно соединяют между собой «калачами» или коленами. Двухтрубные теплообменники, имеющие значительную поверхность нагрева, состоят из ряда секций, параллельно соединенных коллекторами. Если одним из теплоносителей является насыщенный пар, то его, как правило, направляют в межтрубное (кольцевое) пространство.

Такие теплообменники часто применяют как жидкостные или газожидкостные. Подбором диаметров внутренней и наружной труб можно обеспечить обеим рабочим средам, участвующим в теплообмене, необходимую скорость для достижения высокой интенсивности теплообмена.

Преимущества двухтрубного теплообменника: высокий коэффициент теплоотдачи, пригодность для нагрева или охлаждения сред при высоком давлении, простота изготовления, монтажа и обслуживания.

Недостатки двухтрубного теплообменника -- громоздкость, высокая стоимость вследствие большого расхода металла на наружные трубы, не участвующие в теплообмене, сложность очистки кольцевого пространства.

5) Змеевиковый теплообменник

Теплообменники этого типа состоят из плоских или цилиндрических змеевиков, погруженных в сосуд с жидкой рабочей средой. Вследствие малой скорости омывания жидкостью и низкой теплоотдачи снаружи змеевика погружные теплообменники являются недостаточно эффективными аппаратами.

Их целесообразно использовать, когда жидкая рабочая среда находится в состоянии кипения или имеет механические включения, а также при необходимости применения поверхности нагрева из специальных материалов (свинец, керамика, ферросилид и др.), для которых форма змеевика наиболее приемлема.

Теплообменник, выполненный в виде пакета, состоящего из пластинчатых элементов, соединенных друг с другом с образованием между их смежными поверхностями чередующихся плоских каналов для теплоносителей с закрытыми и открытыми частями на боковых стенках пакета, при этом открытые части плоских каналов расположены на разных боковых стенках пакета с возможностью отвода теплоносителей без их смешивания между собой, отличающийся тем, что в каждом пластинчатом элементе выполнено, по меньшей мере, по два круглых отверстия, образующих цилиндрические каналы для подвода теплоносителей, по периметру упомянутых отверстий в плоских каналах размещены кольцевые уплотнительные прокладки, при этом закрытые части плоских каналов выполнены, по меньшей мере, на двух смежных сторонах каждого пластинчатого элемента, кольцевые уплотнительные прокладки размещены в плоских каналах поочередно с возможностью соединения по ходу теплоносителей цилиндрических каналов с соответствующими плоскими каналами, а цилиндрические каналы выполнены с возможностью размещения в них средств для нагнетания теплоносителей.

2. Пластинчатый теплообменник по п.1, отличающийся тем, что пластинчатые элементы выполнены в форме четырехугольника, а круглые отверстия расположены симметрично относительно центра вдоль одной из его диагоналей со смещением к углам.

3. Пластинчатый теплообменник по п.1, отличающийся, тем что закрытые части плоских каналов выполнены посредством уплотнительных прокладок и/или отогнутых кромок пластинчатых элементов.

4. Пластинчатый теплообменник по п.1, отличающийся тем, что пакет выполнен с распорками, установленными между смежными поверхностями пластинчатых элементов с некоторым шагом относительно друг друга и перпендикулярно к поверхностям пластинчатых элементов, при этом распорки выполнены в виде кольцевых и/или цилиндрических прокладок, высота которых соответствует высоте плоских каналов.

5. Пластинчатый теплообменник по пп.1-4, отличающийся тем, что пластинчатые элементы с размещенными между ними уплотнительными прокладками, кольцевыми уплотнительными прокладками и распорками соединены в пакет посредством шпилек, установленных в отверстиях пластинчатых элементов, при этом по периметру упомянутых отверстий размещены кольцевые прокладки, высота которых соответствует высоте плоских каналов.

6. Пластинчатый теплообменник по п.1, отличающийся тем, что пластинчатые элементы и уплотнительные прокладки выполнены из материалов, химически не взаимодействующих с применяемыми теплоносителями.

Теплообменник этой конструкции позволяет осуществлять закрытую циркуляционную мойку под давлением, прост в эксплуатации и ремонте.

Таким образом, заявляемый пластинчатый теплообменник соответствует техническим и физическим характеристикам, присущие для пищевой промышленности.

1. Плоскоспиральный трубный тарельчатый теплообменник, включающий дно, крышку, входной патрубок первой теплообменной среды, входной и выходной коллекторы второй теплообменной среды и размещенные параллельно друг другу секции спиральных труб для второй теплообменной среды, отличающийся тем, что между секциями спиральных труб без зазоров установлены тарелки с центральными отверстиями, а трубы в секциях имеют одинаковую длину и уложены по форме плоской спирали с расчетным межвитковым шагом, тем самым образуя совместно с поверхностями нижней и верхней тарелок спиралеобразную межтрубную полость для прохода первой теплообменной среды и коллекторный внутренний канал.

2. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубы в каждой секции уложены по форме однозаходной спирали.

3. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что трубы в каждой секции уложены по форме двузаходной спирали с соединенными началами, при этом выходной коллектор второй теплообменной среды размещен снаружи секций спиральных труб.

4. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что выходной коллектор второй теплообменной среды размещен над или под секциями спиральных труб и соединен с ними хвостовиками.

5. Теплообменник по п.2, отличающийся тем, что концы каждой трубы в спиральной секции подсоединены к выходному и входному коллекторам второй теплообменной среды, расположенным в коллекторном внутреннем канале.

6. Теплообменник по п.3, отличающийся тем, что он имеет несколько пар входных и выходных коллекторов второй теплообменной среды, выполненных в виде труб.

7. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что его входные и выходные коллекторы второй теплообменной среды выполнены наборными из коллекторных колец, а каждая секция теплообменника образуется из спиралеобразной трубы на тарелке и пары входного и выходного коллекторных колец на ее концах, которые при сборке могут стягиваться.

8. Теплообменник по п.1, отличающийся тем, что его входной и выходной коллекторы выполнены в виде двух обечаек, охватывающих снаружи секции спиральных труб, причем внутренняя обечайка, выполняющая одновременного функцию корпуса теплообменника, прорезана концами труб и соединена с наружной обечайкой перегородками, расположенными между обечаек, вдоль их образующих, и распределяющими пространство между обечайками на два и более коллектора для первой и второй теплообменных сред.

ЗМЕЕВИКОВЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК

Номер патента:2102673

Класс(ы) патента:F28D7/02

Использование: в теплотехнике и пищевой промышленности. Теплообменник содержит корпус, во внутренней полости которого размещен вытеснитель с навитым на нем одно- и многозаходным змеевиком из труб, причем на внешней поверхности труб со стороны, обращенной к корпусу, и на наружной стенке корпуса выполнен рельеф в виде системы полусферических лунок, формирующих на их внутренних стенках плавно очерченные выступы.

Такого рода установки для обработки вина холодом не дают удовлетворительных результатов. Их недостаток заключается в том, что, во-первых, охлаждение вина и выдерживание его проводят в соприкосновении с помещенными в камерах металлическими трубами, через которые проходит охлажденный солевой раствор, и, во-вторых, охлаждение -вина в теплообменнике до требуемой температуры происходит медленно (от 24 до 48 часов). Это приводит к уменьшению количества выпадающих виннокислых солей.

4. ОХРАНА ТРУДА в винной промышленности

Приказ Минсельхоза РФ от 20 июня 2003 г. N 892

"Об утверждении Правил по охране труда при производстве спирта, водки, коньяка, вин, пива и соков"

В целях реализации постановления Правительства Российской Федерации от 23 мая 2000 г. N 399 "О нормативных правовых актах, содержащих государственные нормативные требования охраны труда" (Собрание законодательства Российской Федерации, 2000, N 22, ст.2314) приказываю:

1. Утвердить согласованные с Министерством труда и социального развития Российской Федерации и Центральным Комитетом профсоюза работников агропромышленного комплекса Российской Федерации Правила по охране труда при производстве спирта, водки, коньяка, вин, пива и соков (далее - Правила).

См. Справку об отраслевых правилах охраны труда

2. Департаменту социального развития и охраны труда, Департаменту науки и технического прогресса организовать издание и распространение указанных Правил.

3. Контроль за выполнением приказа возложить на заместителя Министра Г.Ю.Сажинова.

Литература

1. Данные предоставлены с сайта www.vvs-info.ru, журнал “Russian Food & Drinks Market Magazine”

2. Панфилов В.А. Технологические линии пищевых производств М.: Пищевая промышленность, 1993г. 2 части, 450 и 528 с.

3. Кишковский З.Н., Мержаниан А.А. Технология вина. М- Легкая и пищевая промышленность, 1984 - 504 с

4. Антипов С.Т., Кретов И.Т., Остриков А.Н., Панфилов В.А. Машины и аппараты пищевых производств. М.: Высшая школа, 2001г - 1052 с.

5. Павлов К. Ф.., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособие для вузов. 10-е изд., пер. и доп. Л.: Химия, 1987. 576 с.

6. Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. и другие, «Основные процессы и аппараты химической технологии». М.: Химия, 1991

7. Князевский Б.А. Охрана труда. М.: Высшая школа,1982г. - 311с.

8. Гавриленков А. М., Зарцына С. С., Зуева С. Б. Экологическая безопасность пищевых производств. - СПб: Гиорд, 2006г.- 272 с.

9. Справочник по виноделию, Под редакцией Валуйко Г.Г. - Симферополь, 2000г - 624 с

10. Герасимов М.А. Технология вина - М, 1996 г.- 631 с

11. Гамбакидзе А.К. Оборудование винодельческого производства - Пищепромиздат, 1980 г- 383 с

12. Барановский. Теплообменные аппараты пищевых производств

13. Зайчик Ц.Р. Оборудование предприятий винодельческого производства- М. Агропромиздат. 1992 г -394 с

14. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. «Химия», М 1971 г-784 с

15. Кувшинский М.И., Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности», М. 1980 г -287 с

Приложение

Правила по охране труда при производстве спирта, водки, коньяка, вин, пива и соков и экология производства (утв. приказом Минсельхоза РФ от 20 июня 2003 г. N 892)

I. Общие требования

II. Требования к организации производственных (технологических) процессов

III. Требования к производственным помещениям и производственным площадкам

IV. Требования к производственному оборудованию, его размещению и организации рабочих мест

V. Требования к погрузочно-разгрузочным работам, способам хранения и транспортирования грузов

Приложение N 1. Наряд-допуск на производство работ в местах действия опасных или вредных факторов (образец)

Настоящие Правила разработаны в соответствии с Федеральным законом от 30 декабря 2001 г. N 197-ФЗ "Трудовой кодекс Российской Федерации"*(1) (далее - Трудовой кодекс Российской Федерации), Федеральным законом от 17 июля 1999 г. N 181-ФЗ "Об основах охраны труда в Российской Федерации"*(2), постановлением Правительства Российской Федерации от 23 мая 2000 г. N 399 "О нормативных правовых актах, содержащих государственные нормативные требования охраны труда"*(3), межотраслевыми правилами по охране труда и иными нормативными правовыми актами, утвержденными в установленном порядке.

См. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.3.4.704-98 "Производство спирта этилового ректификованного и ликероводочных изделий", утвержденные постановлением Госкомсанэпиднадзора РФ от 18 мая 1998 г. N 18

I. Общие требования

1.1. Настоящие Правила устанавливают основные государственные нормативные требования охраны труда и обязательны для исполнения всеми работодателями (юридическими или физическими лицами) независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности при осуществлении ими производства спирта, водки, коньяка, вин, пива и соков.

1.2. В соответствии со статьей 212 Трудового кодекса Российской Федерации работодатель обязан обеспечить разработку и утверждение с учетом мнения выборного профсоюзного или иного уполномоченного работниками органа инструкций по охране труда для работников в дополнение (на основе) настоящих Правил.

1.3. При осуществлении производственной деятельности, разработке новых технологических процессов и видов оборудования производства спирта, водки, коньяка, вин, пива и соков должны быть предусмотрены меры, исключающие или уменьшающие до допустимых пределов воздействие на работников следующих возможных опасных и вредных производственных факторов:

а) физические факторы:

- движущиеся транспортные средства, машины, механизмы;

- подвижные части производственного оборудования (механические мешалки, рабочие органы солодоворошителей, вальцы, скребки);

- передвигающиеся изделия, заготовки, материалы (розлив в бутылки);

- повышенная запыленность воздуха рабочей зоны (склады зерна, подработочное, солодосушильное и дробильное отделения);

- повышенная загазованность воздуха рабочей зоны (диоксид углерода, аммиак, пары спирта);

- повышенная температура поверхностей оборудования (варочные аппараты, трубопроводы пара, горячей воды);

- повышенная температура воздуха рабочей зоны (варочные, купажные цехи);

- пониженная температура воздуха рабочей зоны (цехи брожения, дображивания и готовой продукции, склады тары, открытые площадки);

- повышенный уровень шума на рабочих местах (дробильные отделения, цехи розлива, компрессорные);

- повышенный уровень вибрационной нагрузки на оператора;

- повышенная влажность воздуха (солодовенный цех, цехи брожения и дображивания, моечные отделения);

- повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

- повышенный уровень статического электричества;

- отсутствие или недостаток естественного освещения;

- недостаточная освещенность рабочей зоны;

- повышенная яркость света (бракеражный автомат);

- расположение рабочего места на значительной высоте относительно поверхности земли (пола);

б) химические факторы:

- токсическое и раздражающее воздействие диоксида углерода, паров спирта, аммиака, моющих и дезинфицирующих средств на органы дыхания, кожные покровы и слизистые оболочки человека;

в) психофизиологические факторы:

- физические перегрузки;

- нервно-психические перегрузки (монотонность труда).

1.4. В каждой организации по цехам, участкам и производствам должен быть определен перечень вредных веществ, выделяющихся в производственные помещения, а также должен быть организован систематический контроль за их содержанием в воздухе рабочей зоны.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать предельно допустимые концентрации, установленные соответствующими нормативными документами, утвержденными в установленном порядке.

1.5. Температура, влажность, скорость движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений, уровни звукового давления (шума) и вибрационной нагрузки на рабочих местах, обеспечение безопасных условий труда работников, использующих видеодисплейные терминалы и персональные электронно-вычислительные машины, освещенность производственных помещений и площадок организаций должны удовлетворять требованиям соответствующих нормативных документов, утвержденных в установленном порядке.

1.6. Все работники, занятые в производстве спирта, водки, коньяка, вин, пива и соков, должны проходить обязательные предварительный (при поступлении на работу) и периодические (в течение трудовой деятельности) медицинские осмотры в соответствии с приказом Министерства здравоохранения Российской Федерации от 10 декабря 1996 г. N 405 "О проведении предварительных и периодических медицинских осмотров работников" (зарегистрирован Министерством юстиции Российской Федерации 31 декабря 1996 г., регистрационный N 1224).