Проектирование предприятий по производству игристых вин

11

Федеральное агентство по образованию

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

Кафедра ТМ и УТ

Расчетно-графическая работа

по дисциплине

«Организация и эксплуатация упаковочного производства»

«Проектирование предприятий по производству игристых вин»

Выполнил ст. гр. ТД-51

Ветренникова Н.В.

Принял ст. преподаватель

Петушкова Е.Е.

Кемерово 2009

Содержание

Введение

1. Технологическая часть

1.1 Сырье, используемое в виноделии

1.1.1 Технологическая оценка основных сортов винограда

1.2 Ассортимент продукции

1.3 Упаковочный материал

1.4 Технология производства шампанских вин

1.5 Подбор технологического оборудования

1.6 Технология упаковывания

2. Проектная часть

2.1 Проектирование производственного цеха

2.2 Проектирование зданий и сооружений

2.3 Расчет производственного помещения

2.4 Генеральный план

Заключение

Список литературы

Введение

Человек в своей жизни так или иначе сталкивается с огромным миром алкогольных и безалкогольных напитков, которые в свою очередь, делятся на группы, подгруппы, виды разновидности и отдельные наименования. К алкогольным напиткам относят продукцию, содержащую не менее 1,5% этилового спирта, полученного из пищевого, углеводсодержащего сырья. Термин «алкоголь» имеет арабское происхождение и означает в буквальном смысле «тонкий порошок» (al-kohl).

В основе современной классификации алкогольных напитков два критерия - содержание этилового спирта и продолжительность выдержки.

Алкогольные напитки производятся, как правило, с помощью процессов брожения. Под брожением понимают превращение углеводов и некоторых других органических соединений под воздействием ферментов, продуцируемых микроорганизмами, в новые вещества.

Известны различные виды брожения. Обычно они называются по конечным продуктам, образующимся в процессе брожения. Такие производства связаны общностью применяемого сырья и характером технологических процессов.

Наиболее древними отраслями бродильных производств являются виноделие и пивоварение. В Египте виноделие появилось еще за 8-10 тыс. лед до н.э.

Современные заводы бродильной промышленности - это высокомеханизированные предприятия с интенсифицированными и непрерывными технологическими процессами. Дальнейшее совершенствование технологии и техники бродильных производств направлено на расширение ассортимента, повышение качества и выхода выпускаемой продукции, полное и более рациональное использование перерабатываемого сырья, снижение тепло- и энергозатрат, улучшение экологии и обеспечение высоких технико-экономических показателей работы предприятия.

Основной целью данной расчетно-графической работы является получение навыков по проектированию предприятия по производству шампанских вин, изучение технологии их производства и общих параметров для любого проектируемого предприятия [1].

1. Технологическая часть

1.1 Сырье, используемое в виноделии

Виноградные вина и шампанское - напитки, получаемые спиртовым брожением виноградного сока. Эти напитки отличаются многообразием вкусовых и ароматических свойств. Благодаря содержанию аминокислот, полифенолов, витаминов, минеральных солей и других полезных веществ вина относят к ценным гигиеническим напиткам, обладающим бактерицидными свойствами. При умеренном потреблении вино положительно воздействует на организм человека.

Из винограда приготавливают вина различных типов и требования к сырью в зависимости от типа вина меняются. Так, для шампанских виноматериалов необходима повышенная кислотность, содержание азотистых веществ и аминокислот должно быть пониженным. Оптимальной сахаристостью винограда для шампанских вин является 17 - 19%.

При подборе сортов винограда для новых посадок следует выбирать наиболее перспективные, учитывать хозяйственно ценные свойства их, урожайность, способность к сахаронакоплению, качество получаемых вин, биологические особенности и пригодность к данным условиям местности. Есть сорта винограда, обладающие широкой эколого-географической пластичностью и дающие вина высокого качества. Высокое качество винограда и получаемого из него вина достигается только тогда, когда создаются оптимальные почвенно-климатические условия для данного сорта винограда. Известно, что жаркий климат обуславливает повышенное накопление в винограде сахаров и эктрактивных веществ и вместе с тем снижение кислотности [1].

Виноград относится к роду деревянистых растений - лиан семейства виноградных, цепляющихся при помощи усиков. Соцветие представляет сложную кисть, разрастающуюся после оплодотворения цветков. Плоды винограда - сочные ягоды, собранные в сложную кисть, которая называется гроздью.

Строение грозди. Гроздь винограда состоит из гребненожки, гребня и ягод, характеризующих строение виноградной грозди и её технологические свойства. Величина и форма грозди зависят от сорта винограда и внешних условий. По форме грозди могут быть цилиндрическими, коническими, цилиндроконическими, яйцевидными, ветвистыми и др. Длина грозди лежит в пределах 60 - 300 мм. Средней считается гроздь размером 130 - 180 мм. Ширина грозди колеблется от 50 до 190 мм. Масса грозди варьирует в широких пределах в зависимости от сорта винограда и экологических факторов: минимальная - 40 г, максимальная - 750 г.

Для характеристики винограда как сырья существенное значение имеет механический состав грозди, под которым понимают соотношение в ней отдельных структурных элементов: ягод, гребней, кожицы, мякоти и семян. Они существенно различаются по строению, химическому составу и физико-механическим свойствам. Каждый из них оказывает влияние на технологические режимы переработки и качество изделий. О степени варьирования основных показателей механического состав дают представление следующие средние данные (% от массы грозди): гребни - 1 - 8,5, кожица - 0,9 - 24,1, семена - 0,1 - 8, мякоть с соком - 71 - 95.

Химический состав. Ценной частью грозди являются ягоды, содержащие высокосахаристый сок, из которого получают напитки. Сок виноградных ягод содержит 55 - 87% воды, 10 - 30 - сахаров, 0,5 - 1,7 - органических кислот, 0,15 - 0,9 - белковых, 0,1 - 1,3 - пектиновых и 0,1 - 0,5% минеральных веществ. Виноградная ягода состоит из кожицы, мякоти и семян. Кожица занимает примерно 10% от массы ягоды. В её состав входят клетчатка, вода, танин, органические кислоты и красящие вещества. Красящие вещества плохо растворяются в виноградном сусле при обычной температуре, но при нагревании свыше 45 - 50⁰С растворимость их повышается. Они хорошо растворяются в спирте, что учитывается в виноделии Так, при получении белого вина из красного винограда кожицу из сока отделяют до начала брожения, т.е. до образования спирта.

Мякоть составляет около 87% от массы ягоды. Мякоть содержит 75 - 80% воды, 18 - 25 - сахаров, 0,3 - 0,45 - свободных кислот, 0,5 - 0,7% кислого виннокислого калия, а также азотистые и минеральные вещества, эфирные масла и липиды. Семена составляют около 3% от массы ягоды. Они содержат клетчатку, танин, виноградное масло, смолистые вещества с крайне неприятным вкусом, который передается вину, если при раздавливании винограда были раздавлены также и семена.

Виноград считается одним из самых сладких плодов: содержание сахаров в нем достигает 32% и более. Основными сахарами являются глюкоза и фруктоза. Органические кислоты представлены в винограде главным образом винной и яблочной. Кислоты находятся в соке винограда в свободном состоянии или в виде кислых солей. Титруемая кислотность виноградного сусла колеблется в среднем от 3,5 до 14,5 г кислоты в 1 дм³ , а pH- от 2,5 до3,8. В ягодах винограда находятся ароматические вещества и витамины. Состав ягод винограда представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Химический состав ягоды винограда

Вещество	Содержание вещества в мякоти, %
1	2
Вода	55 - 87
Сахара	10 - 30
Органические кислоты	0,5 - 1,7
Виннокислый калий	0,5 - 0,7

Сбор урожая. Виноград собирают в период технической зрелости, когда в нем достигается необходимое для производства вина содержание сахаров и кислот. Время сбора винограда определяется по так называемому глюкоацидометрическому показателю сусла. В ходе созревания винограда этот показатель увеличивается. Для каждого типа вина существует свой срок сбора винограда, когда состав и соотношение частей ягоды наиболее благоприятны. Продолжительность периода сбора и переработки винограда обычно составляет 15 - 20 суток. За это время состав сока ягод винограда по основным показателям удерживается в требуемых пределах.

Если виноград созревает равномерно, проводят сплошной сбор, при большой неравномерности сбор должен быть выборочным. Сбор винограда должен быть доставлен на переработку на винзавод не позднее чем через 4 ч после сбора, так как вытекающий из поврежденных ягод сок легко подвергается брожению и закисанию [1].

1.1.1 Технологическая оценка основных сортов винограда

Алиготе. Один из самых распространенных винных сортов винограда. Во Франции из него готовят белые бургунтские вина. Вино, приготовленное из этого сорта винограда, имеет соломенно-золотистую окраску с зеленоватым тоном, ясно выраженный сортовой аромат, легкость, свежесть, мягкость.

Баян ширей. Азербайджанский высокоурожайный винный сорт позднего срока созревания, используемый для производства столовых и шампанских виноматериалов. Шампанское из этого сорта получается очень высокого качества.

Каберне Совиньон. Известный французский сорт, среднепозднего периода созревания. Выход сусла у Каберне Совиньон относительно высокий. Сок ягоды не окрашен, поэтому при быстром прессовании, особенно по шампанскому способу (целыми гроздями), получаются почти неокрашенные шампанские виноматериалы с легкой розовинкой, которая при выдержке уменьшается. Качество их настолько высоко, что они могут быть основой для создания марочного легкого столового вина. Каберне Совиньон дает вино хорошо сложенное и прочное. При своей тонкости оно довольно полное, хотя и не чрезмерно, обладает стойкой и довольно интенсивной окраской. В букете и вкусе вина имеется специфическая особенность - запах паслена. Шампанские виноматериалы, приготовленные по-белому, получаются очень тонкие и добавление их в купаж в количестве уже 10 - 20% значительно улучшает качество шампанского.

Мускат белый. Это виноград очень жаркого юга. Он любит глинистую почву с галькой, особенно каменистые склоны. Виноград, сусло и молодое вино обладают интенсивным и приятным запахом муската. Мускат белый собирают при высокой сахаристости, часто виноград заизюмленный. Он дает великолепный по качеству «Мускат игристый», прообразом которого является знаменитое итальянское Асти Спуманте.

Пино черный. Французский сорт, известный также под названием Пино фран. Это основной сорт для производства шампанского высокого качества, готовят из него также высококачественные красные столовые вина. Пино черный имеет многочисленные вариации. К ним относятся Пино серый (Пино гри) и Пино ранний (Иския).

Рислинг. Самый распространенный рейнский сорт на берегах Рейна и Мозеля. Это типично винный сорт. Он используется для приготовления столовых вин и шампанских виноматериалов самого высокого качества. Особую прелесть букета, тонкость и мягкость вкуса Рислинг дает в северных винодельческих районах при экспозиции виноградников на теплых южных склонах на шиферных сланцах или на глинистых почвах.

Сильванер. Белый винный сорт, используемый в основном для приготовления белых столовых и шампанских виноматериалов. Родиной является Австрия. Сорт обладает средней способностью к сахаронакоплению при сравнительно медленном понижении кислотности [2].

1.2 Ассортимент продукции

Игристые и газированные вина - напитки, содержащие избыточное количество диоксида углерода. Вина игристые изготавливают путем насыщения диоксидом углерода эндогенного происхождения в процессе шампанизации обработанных виноматериалов в бутылках, резервуарах или системе резервуаров под давлением.

В игристых винах образуется три формы диоксида углерода: газообразная, растворенная и связанная, которые находятся в подвижном равновесии. Для формирования типичных качеств игристых вин (способность продолжительное время выделять СО₂, наличие пенистых свойств) имеют значение только связанные формы углекислоты.

Шампанское - тип игристого вина, технология и рецептура которого разработаны более трехсот лет назад в 1679 году монахом дом Периньоном в провинции Шампань на севере Франции. В России вина шампанского типа стали готовить с 1799 года - почти одновременно с основанием известных французских фирм по производству шампанского. Российское шампанское завоевало всемирную известность. В 1900 году вино, изготовленное в имении «Новый свет» князя Л.С. Голицина, получило на Всемирной выставке в Париже Гран-при. В 1914 году в России был принят закон о вине, где были определены правила производства и продажи «Русского шампанского». Это название в дальнейшем трансформировалось в «Советское шампанское».

В середине 20 столетия ученые и специалисты нашей страны разработали принципиально новую технологию, которая с успехом заменила французский способ шампанизации. В настоящее время русской технологией пользуются во всех странах мира, в том числе и во Франции. Основной вклад в её разработку внес советский ученый Фролов-Багреев, сокративший технологию в 30 раз.

При поставках на экспорт «Советское шампанское» называют «Советское игристое», т.к. в соответствии с Международным законодательством шампанским может называться вино, полученное бутылочным способом из винограда, выращенного только в районе Шампань во Франции. В России в настоящее время действуют 12 заводов шампанских вин. Игристые вина, как и шампанские, обладают характерными пенистыми и игристыми свойствами, однако отличаются специфическим букетом и вкусом, что связано с сортовыми особенностями винограда, из которого получен виноматериал для них.

Газированные вина подразделяют на группы: игристое белое, игристое розовое, игристое красное,. Игристые вина, выдержанные после вторичного брожения не менее 9 мес., называют выдержанными (ГОСТ 28658-90). В ГОСТ 12134-87 определены требования к винам игристым, предназначенным для экспорта. Ассортимент советского шампанского определяется в соответствии с ГОСТ 13918-88. В зависимости от способа приготовления и массовой концентрации сахаров изготовляют различные наименования и марки, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Наименования и марки Советского шампанского

Наименование	Марка
1	2
Советское шампанское коллекционное	Брют, Сухое, Полусухое
Советское шампанское	Брют, Сухое, Полусухое, Полусладкое, Сладкое
Советское шампанское специальных наименований	Сухое, Полусухое, Полусладкое

По физико-химическим показателям Советское шампанское и игристые вина должны соответствовать требованиям, указанным в таблицах 3,4.

Таблица 3 - Физико-химические показатели Советского шампанского

Наименование показателя	Значение
1	2
Объемная доля этилового спирта, %	от 10,5 до 12,5
Массовая концентрация сахаров, г/дм3 брют, не более сухое полусухое полусладкое сладкое специальных наименований	15 от 20 до 25 от 40 до 45 от 60 до 65 от 80 до 85 от 20 до 65
Массовая концентрация титруемых кислот (в пересчете на винную кислоту), г/дм3	от 55 до 80
Массовая концентрация летучих кислот (в пересчете на уксусную кислоту), г/дм3, не более	1,0
Массова концентрация общей сернистой кислоты, мг/дм3	200
Массовая концентрация железа, мг/дм3	10

Таблица 4 - Физико-химические показатели игристого вина

Наименование показателя	Значение
	белое и розовое	красное
1	2	3
Объемная доля этилового спирта, %	от 10,0 до 13,5	-
Массовая концентрация титруемых кислот (в пересчете на винную кислоту), г/дм3	от 5,0 до 8,0	-
Массовая концентрация летучих кислот (в пересчете на уксусную кислоту), г/дм3, не более	1,0	1,2
Массовая концентрация общей сернистой кислоты, мг/дм3	200	-
Массовая концентрация железа, мг/дм3	10	15
Давление двуокиси углерода в бутылке при 200С, кПа, не менее	350	-

Объемная доля этилового спирта, массовая концентрация сахаров, и титруемых кислот для каждого конкретного наименования игристого вина должна устанавливаться конкретной технологической инструкцией.

1.3 Упаковочный материал

Игристые вина и шампанское разливают только в стеклянные бутылки. Основными преимуществами стеклянной тары над другими видами заключаются в том, что стекло прочное, долговечное, прозрачное, химически инертно, непроницаемо для газов и других веществ, кислотостойко. Как правило, для производства бутылок под шампанское используется стекло зеленого цвета. Такое стекло вырабатывается двух марок: ЗТ - 1, ЗТ - 2. Оно отличается высоким содержанием оксидов железа, алюминия и хрома. В зависимости от содержания в напитке диоксида углерода бутылки подразделяют на группы. Первая группа для шампанского и игристых вин (350 кПа), а вторая группа для шипучих вин (200 кПа). объем таких бутылок составляет 750 мл.

По качеству бутылки должны соответствовать ГОСТ Р 51475-99 «Бутылки стеклянные для пищевых жидкостей. Общие технические условия». Для газированных напитков бутылки имеют большую прочность стенок и особую форму дна - сферическое углубление для равномерного распределения давления на дно, а также пробку, укрепленную с помощью мюзле - проволочный каркас, который закрепляют за поясок горла бутылки. Между пробкой и мюзле должен быть металлический колпачок. Горла бутылки и пробки оформляют металлической фольгой по ГОСТ 745-79 или специальными колпачками. Нижний край фольги закрывают кольереткой по ГОСТ 16353-70.

На кольеретке указывают:

- Советское шампанское;

- коллекционное (для коллекционного шампанского);

- специальное наименование Советского шампанского.

Для игристого вина указывают его наименование. На цилиндрическую часть бутылки наклеивают этикетку.

Бутылки с Советским шампанским и игристыми винами упаковывают в ящики из гофрированного картона по ГОСТ 13516-86 и ГОСТ 22702-77, в ящики деревянные многооборотные для пищевых жидкостей в бутылках по ГОСТ 18575-81, в ящики пластмассовые многооборотные для бутылок, в тару-оборудование по ГОСТ 24831-81, контейнеры по нормативно-технической документации, а также в художественно оформленные сувенирные коробки. Бутылки при укладывании в деревянные ящики, тару-оборудование и контейнеры обертывают бумагой полностью или бумажным пояском, закрывающим этикетку.

Вина, отправляемые в районы Крайнего Севера и труднодоступные районы, упаковывают по ГОСТ 15846-79. Транспортную маркировку ящиков из гофрированного картона осуществляют по ГОСТ 14192-77 с нанесением манипуляционных знаков «Осторожно, хрупкое», «Верх, не кантовать», «Боится сырости», «Соблюдение интервала температуры» [3].

1.4 Технология производства шампанских вин

Существует два способа производства шампанского: бутылочный способ и резервуарный. Технология шампанского бутылочным способом отличается трудоемкостью, требует больших затрат ручного труда, имеет продолжительность производственного цикла до 3 лет и приводит к повышенным потерям вина. Несмотря на недостатки, способ бутылочной шампанизации сохранился до сих пор, так как он гарантирует наиболее высокое качество продукта. В настоящее время этим способом производят Советское шампанское выдержанное, которое является эталоном шампанских вин, выпускаемых в России.

Резервуарный способ возник в конце XIX в. во Франции, где он применялся для производства низкосортных игристых вин. В России резервуарный способ внедрен в промышленность с 1936 г. С этих пор он получил научное обоснование, претерпел коренные изменения и стал основным в производстве игристых вин.

Применение резервуарного способа производства шампанского при широком использовании современных средств механизации и автоматизации производственного процесса позволило резко сократить производственный цикл (до 1 мес.), значительно повысить производительность труда и снизить себестоимость продукции.

Существует две разновидности резервуарного способа производства шампанского: непрерывный и периодический. Рассмотрим непрерывный способ. Он является основным в производстве Советского шампанского, наиболее совершенным и прогрессивным. Этим способом за три недели получают шампанское высокого качества, близкое к выдержанному шампанскому, вырабатываемому бутылочным способом за 3 года. Быстрое формирование высокого качества и типичности шампанского при непрерывном способе происходит благодаря применению комплекса технологических приемов, которые значительно увеличивают биохимические процессы на протяжении всего производственного цикла. К таким приемам относятся следующие:

- предварительная биологическая деаэрация и термическая обработка исходных купажей, обеспечивающие полное удаление из вина кислорода;

- раздельное проведение вторичного брожения и размножения дрожжей в условиях, наиболее благоприятных для каждого процесса, в результате чего появляется возможность проведения вторичного брожения в строго бескислородных условиях;

- поддержание постоянного непрерывного потока вина при вторичном брожении, благодаря чему дрожжевые клетки равномерно распределяются в вине;

- проведение вторичного брожения на всем его протяжении при постоянном повышенном давлении, что приводит к накоплению большого количества диоксида углерода и формированию лучших игристых и пенистых свойств шампанского;

- быстрое охлаждение вина после вторичного брожения и выдержка его в потоке при низкой температуре;

- внесение в вино экспедиционного ликера, выдержанного в бескислородных условиях, что способствует повышению качества шампанского и дает возможность получать любую его марку на одной и той же установке.

Технологическая схема производства шампанского резервуарным способом

Обработка виноматериалов (пастеризация, 35⁰С)

v

Приготовление и подготовка бродильной смеси к шампанизации (сепарация, фильтрация, выдержка 0,5 - 1 сут.)

v

Культивирование дрожжей (5 ч, 8 - 10⁰С, 400 кПа)

v

Вторичное брожение (шампанизация) вина в потоке (17 - 18 сут, 10 - 15⁰С,500 кПа)

v

Обработка шампанизированного вина (биогенерация 36 ч)

v

Охлаждение вина (-3⁰С)

v

Розлив шампанского в бутылки и их укупорка (-1⁰С, 200 кПа)

v

Контрольная выдержка (17 - 25⁰С, 5 сут.)

v

Хранение готовой продукции (8 - 16⁰С)

В состав бродильной смеси, предназначенной для получения шампанского в непрерывном потоке, входят обработанные шампанские виноматериалы, резервуарный ликер и разводка дрожжей чистой культуры. Шампанские виноматериалы, поступившие на завод, обрабатывают в потоке по сортам, сульфитируют и пастеризуют. Затем в отдельные резервуары точно дозируют необходимое для деметаллизации вина количество гексациано-(II)-феррата калия, установленное на основании лабораторного анализа. Обработку ведут в резервуарах, сгруппированных в отдельные батареи, каждая из которых предназначена для приема виноматериала одного сорта. Все резервуары батареи соединяют между собой параллельно и оборудуют мешалками. После тщательного перемешивания сортовые виноматериалы в заданных количествах направляют через ротаметры в общий объединенный поток для приготовления купажа и последующей его обработки. Количество отдельных виноматериалов в составе купажа устанавливают на основании органолептической оценки, проводимой дегустационной комиссией предприятия, с учетом их химического состава и физико-химических свойств.

В объединенный поток смеси виноматериалов непрерывно дозируют растворы танина и рыбного клея. При необходимости добавляют суспензии бентонита или другого дисперсного минерала, допущенного к применению в винодельческой промышленности. Дозировки осветляющих веществ устанавливают пробными обработками, проводимыми в лабораторных условиях.

Купаж пропускают в потоке через последовательно соединенные резервуары для хорошего перемешивания, затем сепарируют, фильтруют и подвергают контрольной выдержке в потоке в течение 0,5 - 1 сут. Если после контрольной выдержки в вине появится осадок берлинской лазури, вино вторично фильтруют. Прозрачное вино направляют на биологическое обескислороживание и обогащение продуктами автолиза дрожжей.

Биологическое обескислороживание имеет большое значение для повышения качества и типичности шампанского: оно обеспечивает удаление из вина кислорода, снижение ОВ-потенциала, обогащение вина веществами обладающими восстанавливающими свойствами, а также поверхностно-активными, улучшающими букет, вкус и типичность шампанского.

После обескислороживания купаж разделяют на два параллельных потока. Один из них проходит через батарею резервуаров, где купаж выдерживают, второй направляют в емкости для накопления резерва купажа, необходимого для исключения перебоев с поступлением виноматериалов в течение 1 года. Затем купаж в случае необходимости лополнительно обескислороживают и направляют на обработку теплом. Сначала его подогревают в теплообменнике до 40 °С, используя в качестве теплоносителя нагретое вино, а затем нагревают до температуры 55--60 °С и выдерживают с целью пастеризации в течение 12--24 ч. Пастеризованную смесь охлаждают в теплообменнике потоком холодного вина, поступающего на пастеризацию, и окончательно охлаждают холодной водой до температуры 10--15 °С. Перед охлаждением в поток купажа дозировочным насосом вводят резервуарный ликер в количестве, необходимом для доведения концентрации сахара в купаже до 22 г/дм³.

Резервуарный ликер готовят так же, как тиражный, и перед использованием в производстве выдерживают не менее 30 сут. В готовый резервуарный ликер после фильтрования рекомендуется вносить дрожжевую разводку из расчета содержания в нем клеток дрожжей не менее 15 млн/см³.

В производстве шампанского непрерывным способом размножение дрожжей и накопление их биомассы проводят отдельно от процесса вторичного брожения, что дает возможность создавать и поддерживать наиболее благоприятные технологические условия для эффективного прохождения каждого из этих процессов.

В производстве шампанского непрерывным способом применяются специальные способы культивирования дрожжей, которые обеспечивают улучшение их функциональной деятельности и приспособление к жестким условиям среды обитания. На крупных заводах шампанских вин дрожжи культивируют в поточной, непрерывно обновляемой среде в условиях одинакового ее исходного состава и одинаковой температуры. Применяют два способа культивирования дрожжей: гомогенно-непрерывный и градиентно-непрерывный.

Готовая дрожжевая разводка при любом способе получения должна иметь достаточно большую концентрацию клеток (90-- 100 млн/см³ находящихся в физиологически активном состоянии, адаптированных к высокой спиртуозности среды (11-- 12 об. %), повышенной активной кислотности (рН 2,8--3,2), диоксиду серы, высокой концентрации СО₂ и низким температурам (10--12 ⁰С). Наряду с этим дрожжевая разводка должна иметь низкий ОВ-потенциал и содержать небольшое количество продуктов анаэробного обмена дрожжей.

Шампанизацию (вторичное брожение) вина при непрерывном способе в отличие от резервуарного периодического и бутылочного проводят не в статических условиях, а в условиях потока вина, осуществляемого как в процессе брожения, так и при последующих обработках. По расходу (скорости) и режиму движения поток вина регламентируют в соответствии с технологическими требованиями и поддерживают на постоянно заданном уровне.

В поток бродильной смеси, поступающей на вторичное брожение, дозирующим насосом вводят дрожжевую разводку и повышают концентрацию дрожжевых клеток в смеси до 3--5 млн/см³.

Расход потока бродильной смеси устанавливают с таким расчетом, чтобы за весь период вторичного брожения сбраживалось не менее 18 г сахара в 1 дм³ вина. Вторичное брожение проводят в течение I7 сут при температуре 10 - 15 °С, избыточном давлении около 500 кПа и коэффициенте потока К = 0,00245 Последний характеризует интенсивность (производительность) процесса непрерывной шампанизации.

Такие условия обеспечивают достаточно глубокое прохождение биохимических и физико-химических процессов, формирующих типичные качества шампанского.

В процессе непрерывной шампанизации с помощью средств автоматики контролируют и регулируют ход вторичного брожения. Содержание сахара в бродящей смеси и физиологическое состояние дрожжей определяют не реже 1 раза в 30 сут., а на выходе из бродильного аппарата и в биогенераторе -- еженедельно. Расходы бродильной смеси и дрожжевой разводки, а также давление контролируют ежечасно.

Вторичное брожение в потоке ведут практически до полного сбраживания сахара, т. е. в режиме, при котором из бродильного аппарата выходит вино марки «брют». При сбраживании на брют улучшаются условия для автолиза дрожжей и накопления в вине полезных продуктов.

Для шампанизации вина в потоке используют установки различного типа: батарейные, одноемкостные многокамерные с насадкой.

В линии непрерывной шампанизации резервуарных соединены винопроводами и вспомогательными коммуникациями. Недостаток установок батарейного типа состоит в том, что они не обеспечивают оптимальный режим потока для наиболее эффективного протекания процесса шампанизации.

Вино, прошедшее вторичное брожение, подвергают дальнейшей обработке, при которой протекают биохимические процессы, способствующие накоплению веществ, улучшающих вкус, букет и типичность шампанского.

После вторичного брожения вино пропускают в потоке через биогенераторы, в которых оно обогащается биологически активными веществами дрожжевых клеток. Биогенератор представляет собой вертикальный цилиндрический резервуар с насадкой, на поверхности которой находится большое количество дрожжевых клеток. В биогенераторе вино контактирует с дрожжами не менее 36 ч.

После прохождения через биогенераторы вино объединяют в общий поток и направляют в теплообменник-охладитель, в котором оно охлаждается до температуры минус 3 -- минус 4 °С. Охлаждение проводят быстро, в течение нескольких минут, чтобы исключить выпадение винного камня в готовом шампанском.

Охлажденное шампанское направляют в термосы-резервуары для выдержки в условиях низкой температуры. Термосы-резервуары имеют насадку и термоизоляцию, обеспечивающую поддержание температуры вина на постоянном уровне. В процессе выдержки вино обрабатывают холодом, в результате чего оно становится более стабильным, освобождается от значительного количества дрожжей и веществ, выпадающих в осадок при воздействии холода. Охлажденное шампанское выдерживают в потоке не менее 24 ч.

После выдержки в термосах-резервуарах в вино вводят экспедиционный ликер в количестве, необходимом для обеспечения требуемого содержания сахара в выпускаемой марке шампанского.

Экспедиционный ликер готовят так же, как при бутылочном способе производства шампанского. Точное дозирование экспедиционного ликера и равномерное распределение его в массе шампанского достигают с помощью специальных устройств.

После внесения экспедиционного ликера шампанское фильтруют или осветляют другими способами до полной товарной прозрачности. Фильтрование проводят на специальных фильтрах в условиях повышенного давления и низкой температуры. В процессе фильтрования температура шампанского должна быть не выше 3 °С, а давление -- не ниже 350 кПа.

Осветленное шампанское поступает в приемные резервуары, в которых его выдерживают не менее 6 ч при постоянной низкой температуре, а затем подают на розлив в бутылки. Чтобы исключить выделение из шампанского диоксида углерода, в приемных резервуарах поддерживают постоянное давление путем подачи СО₂ из баллонов.

Бутылки перед розливом желательно охлаждать до температуры минус 1-- минус 2°С во избежание вспенивания вина и потерь диоксида углерода. Непосредственно перед заполнением из бутылок удаляют воздух путем вакуумирования или другим способом. Розлив проводят по уровню в мягком динамическом режиме, приближающемся к ламинарному. При таком режиме розлива исключается дешампанизация вина, в шампанское попадает минимальное количество воздуха, уменьшаются потери вина и диоксида углерода. В процессе розлива температура вина в бачке разливочной машины должна быть не выше 1 °С, а давление -- не ниже 200 кПа.

После розлива шампанского и укупорки бутылок они по партиям поступают на контрольную выдержку, которую проводят при температуре 17--25 °С не менее 5 сут. В процессе выдержки каждую партию шампанского подвергают химико-микробиологическому анализу и органолептической оценке.

После выдержки проводят бракераж на качество укупорки, отсутствие помутнений и посторонних включений.

Контрольная выдержка трудоемкая операция, требующая больших площадей. Она может быть заменена термической обработкой бутылок с шампанским в специальных камерах. При шампанизации вина в условиях сверхвысокой концентрации дрожжей, когда гарантируется достаточно высокая стабильность шампанского, контрольную выдержку не проводят.

В настоящее время многие заводы шампанских вин применяют способ шампанизации вина в условиях сверхвысокой концентрации дрожжей, разработанный Н.Г. Саришнили с сотрудниками. По этому способу технологический процесс протекает следующим образом. Обработанный купаж, содержащий резервуарный ликер, охлаждают в теплообменнике до температуры 6-- 7 ⁰С фильтруют и подают насосом-дозатором на шампанизацию в аппараты с насадкой. В первый аппарат бродильная смесь поступает сверху, выводится снизу, а во второй -- наоборот. Такая схема потока создает наиболее благоприятные условия для распределения дрожжевых клеток на поверхности насадки и в массе вина.

В первом аппарате проходит преимущественно процесс вторичного брожения, во втором -- вино обогащается биологическими и поверхностно-активными веществами дрожжевых клеток. Вторичное брожение проводят при температуре 10--12 °С, обеспечивая содержание сахара в вине на выходе из первого бродильного резервуара не более 0,6 г/100 см³ и из второго -- 0,3 г/100 см³.

Шампанизируемое вино из второго аппарата поступает на выдержку в батарею резервуаров. Затем его охлаждают в теплообменнике до температуры минус 3-- минус 4 °С и выдерживают при этой температуре в течение 24 ч в аппаратах, заполненных насадкой. После выдержки в вино добавляют экспедиционный ликер для доведения содержания сахара в шампанском до требуемых параметров. Полученное шампанское направляют в приемные термосы-резервуары и затем на розлив в бутылки. Для улучшения качества и повышения стабильности готового шампанского оно может быть обработано теплом при температуре 45--50 °С в течение 1,5--2 ч.

При шампанизации вина непрерывным способом в условиях сверхвысокой концентрации иммобилизованных клеток дрожжей, по данным Н.Г. Саришнили и Е.Н. Сторчевого, интенсифицируются биохимические превращения и восстановительные реакции благодаря контакту вина с большим количеством дрожжей, находящихся в различном физиологическом состоянии. Насадка в аппаратах непрерывной шампанизации обеспечивает равномерность потока и способствует дифференцированному распределению дрожжевых клеток в соответствии с их физиологической активностью. В результате условия проведения процесса шампанизации приближаются к условиям основных периодов бутылочного способа производства шампанского при значительном сокращении их продолжительности [1].

1.5 Подбор технологического оборудования

Аппаратурная схема установки для шампанизации вина в непрерывном потоке показана на рисунке 1.



Рисунок 1 - Аппаратурная схема установки для шампанизации вина в непрерывном потоке

Процесс проводится в потоке, проходящем с одной и той же скоростью через систему бродильных аппаратов при постоянном избыточном давлении. В начале потока в бродильную смесь, содержащую резервуарный ликер, непрерывно вводится дрожжевая разводка, а в конце - экспедиционный ликер.

Схема включает в себя пять основных частей, соединенных в единую систему с помощью соответствующих стационарных трубопроводов:

- загрузочную часть, оборудованную вертикально установленным напорным резервуаром 4;

- бродильную батарею 7, состоящую из отдельных резервуаров, соединенных по принципу сообщающих сосудов;

- дрожжевой аппарат из трех резервуаров 6;

- приемную часть, состоящую из двух термос-резервуаров 2, теплообменников 1 и 8 и ликерного резервуара 3;

- систему автоматических контрольно-измерительных и регулирующих приборов.

Бродильная смесь, содержащая 5% сахара, после деаэрации биологическим способом, обработки теплом в резервуаре 5 и фильтрации непрерывно поступает из напорного резервуара самотеком в первые бродильные резервуары батареи.

Освобожденный резервуар после того, как давление в нем снизится до барометрического, вновь заполняется.

В пусковой период бродильные аппараты последовательно по резервуарам, начиная с последних, загружают резервуарной смесью обычного состава с дрожжами. Загрузку ведут через 3 - 4 дня с таким расчетом, чтобы к началу брожения в первых резервуарах шампанизируемое вино по кондициям отвечало требованиям, предъявляемым к готовому шампанскому. Машинно-аппаратурная схема по производству шампанского представлена на плакате ВТЗ. 01. 01. 000.

Подбор оборудования ведем исходя из характеристик ведущего оборудования, которым является разливочный аппарат с производительностью 600 бут/час.

Горизонтальный резервуар, используемый в линии марки ГВ-4. Сюда первоначально поступает бродильная смесь, которая в дальнейшем самотеком идет в вертикальный напорный аппарат.

Техническая характеристика

Вместимость, м³.....................................................2

Габариты, мм:

длина......................................................................2000

ширина...................................................................1200

высота....................................................................1200

Вертикальный напорный аппарат используем марки РВ3. Вместимость такого резервуара составляет 2 м³. ИЗ этого напорного аппарата бродильная смесь самотеком поступает в первые бродильные резервуары.

Техническая характеристика

Вместимость, м³............................................................2

Габариты, мм:

длина......................................................................1430

ширина...................................................................1430

высота....................................................................2000

Дрожжевой аппарат устанавливаем марки М7 - ТЛА. В данном резервуаре происходит хранение дрожжевой массы с последующей ее прокачкой в бродильный резервуар.Техническая характеристика

Вместимость, м³....................................................0,63

Габариты, мм:

длина......................................................................1000

ширина...................................................................1000

высота....................................................................2265

Термос-резервуар служит для поддержания сброженного шампанского на данном температурном уровне. Установленный в линию термос-резервуар марки ВРЦ-3.

Техническая характеристика

Вместимость, м³.....................................................2,70

Габариты, мм:

длина......................................................................1500

ширина...................................................................1500

высота....................................................................2425

Теплообменник, устанавливаемый в линию типа "Труба в трубе". Он служит для охлаждения шампанского до определенной температуры.

Техническая характеристика

Вместимость, м³.....................................................0,50

Габариты, мм:

длина......................................................................1100

ширина...................................................................30

высота....................................................................560

Ликерный резервуар используем марки ЛЗ - 3. Из него с помощью насоса вводится экспедиционный ликер в шампанское.

Техническая характеристика

Вместимость, м³....................................................0,50

Габариты, мм:

длина......................................................................850

ширина...................................................................850

высота....................................................................1120

Насос, с помощью которого производится переливание экспедиционного ликера устанавливаем марки Н1В2.5/2.

Техническая характеристика

Скорость, м³/час.......................................................5

Габариты, мм:

длина......................................................................800

ширина...................................................................400

высота....................................................................350

Бродильный резервуар системы Фролова-Багреева. Он представлен на рисунке 2. Представляет собой составной резервуар 10 со сферическими днищами 14 и 8. Вся внутренняя поверхность резервуара и крышки покрыта бакелитом. Смесь в резервуар поступает по трубе 2 с вентилем 1. По трубе 15 сливается готовое вино. Перемешивание смеси в резервуаре производится углекислым газом, который подводится по трубе 4 с вентилем на конце.



Рисунок 2 - Бродильный резервуар системы Фролова-Багреева

К горловине 7 присоединена трубка 5 с манометром 3. Для измерения температуры шампанизируемого вина резервуар снабжен двумя термогильзами 12, которые установлены в нижней и в верхней части резервуара. Для охлаждения готового шампанского резервуар имеет рубашки: верхнюю 9, среднюю 11 и нижнюю 13.

Снаружи резервуар покрывается теплоизоляцией. После заполнения резервуара смесью периодически проверяют интенсивность брожения.

Температура резервуарной смеси регулируется подачей в рубашки теплой воды или рассола. После окончания брожения, определяемого показанием манометра и проверкой остаточного содержания сахара, вино охлаждают, пуская сначала рассол в верхнюю рубашку. Охлажденное вверху вино, имея большую плотность, опускается вниз; через некоторое время пускают рассол в среднюю рубашку и снижают температуру вина до заданной величины. Охлажденное вино отстаивают в резервуаре. Перед сливом вина из резервуара осадок на дне замораживают во избежание его взмучивания. Для замораживания осадка в нижнюю рубашку подают рассол с температурой - 18⁰С.

Техническая характеристика

Рабочий объем резервуара, м³ .....................................4,75

Внутренний диаметр, мм.............................................1300

Габариты, мм:

высота............................................................................5010

наружный диаметр (без изоляции).............................1425

Масса без изоляции, кг................................................3230

Толщина, мм:

корпуса..........................................................................10

охлаждающих рубашек................................................8

Поверхность охлаждения, м².....................................13,6

Фильтр для шампанского. Фильтрация шампанского непосредственно перед розливом приводит к снижению качества готового продукта и увеличению расхода сырья. Поэтому рекомендуется направлять на розлив предварительно отфильтрованное и некоторое время выдержанное при низкой температуре шампанское. Для фильтрации шампанского в потоке применены два барабанных изобарических и изотермических фильтра Radium 60/32 фирмы Seitz, работающих поочередно. Фильтр представлен на рисунке 3.



Рисунок 3 - Схема фильтра Radium 60/32 фирмы Seitz

Он представляет собой вертикальный цилиндрический резервуар 1 с рубашкой 2 для хладоносителя и поворачивающейся крышкой 4 ,которая в рабочем состоянии прижимается резьбовыми зажимами. В резервуар вставляют фильтрационный пакет 6. Фильтровальные пластины диаметром 600 мм укладывают в положении на решетки 3 пакета, весь набор стягивают при помощи трех тяг 7, после сборки фильтра дополнительно сжимают центральным винтом 5, проходящим через крышку. Вино поступает снизу по коммуникации 9, пройдя через фильтркартон, выходит на периферию, откуда отводится через боковой трубопровод 8. Фильтр оборудован запорной арматурой, манометрами на входе и выходе, смотровым стеклом на выходном трубопроводе и рычажным предохранительным клапаном. Все элементы фильтра, соприкасающиеся с вином, выполнены из коррозионностойкой стали.

Техническая характеристика

Поверхность фильтрации, м².....................................8

Число фильтрующих слоев......................................32

Диаметр фильтрующих слоев, мм.........................600

Емкость сосуда, дм³................................................290

Емкость рубашки, дм³..............................................16

Габариты, мм:

длина......................................................................1430

ширина...................................................................1100

высота....................................................................2050

После фильтрации производят розлив шампанского в заранее вымытые и высушенные бутылки. Для этого используется специальное оборудование [4].

1.6 Технология упаковывания

Технологическая схема упаковывания готовой продукции

Мойка бутылок (1 ч; при 0,5 мл/л HCl)

v

Сушка бутылок (40⁰С)

v

Розлив шампанского в бутылки (изобарический розлив)

v

Укупорка бутылок (ПЭ-пробка)

v

Мюзлевание горлышка бутылки (мюзле из оцинкованной проволоки)

v

Фольгирование горлышка бутылки (клей, ширина фольги 155 мм)

v

Выдержка шампанского в термокамере (10 дней, 6144 шт)

v

Наклеивание акцизных марок на бутылку (клей)

v

Этикетирование бутылок (2 этикетки одновременно)

v

Завертывание бутылок в бумагу (полное, с использованием клея)

v

Формирование короба (закрепление днища скотч-лентой)

v

Формирование картонных перегородок и укладка в короб (выполняется одновременно с формированием короба)

v

Укладка бутылок в короба (20 бутылок в коробе)

v

Обандероливание короба (скотч-лента шириной 50 мм)

v

Маркирование короба (вручную)

v

Обтяжка коробок термоусадочной пленкой (ПВХ)

v

Хранение готовой продукции (8 - 16⁰С)

Машина для извлечения бутылок из ящиков. Используем машину марки ВИУ, представленную на рисунке 4.

Рисунок 4 - Машина для извлечения бутылок из ящиков ВИУ

Работает машина следующим образом. При подаче ящиков первый из них останавливается против оси захватной головкой 8 с помощью специального упора, а последующий приподнимается планками механизма разделения, которые одновременно удерживают остальные ящики потока от перемещения.

По мере остановки ящика под осью захватной головки последняя под действием силы тяжести опускается в ящик, захватные устройства с помощью сжатого воздуха зажимают горлышки бутылок, и захватная головка, поднимаясь под действием пневмоцилиндра, извлекает бутылки из ящиков.

Когда захватная головка с бутылками достигает крайнего верхнего положения, на столе для бутылок 1 освобождается место для установки бутылок. При поступлении сигнала об этом от пневмоблокировки, установленной на столе для бутылок, каретка с головкой перемещается к столу. Одновременно на механизме перемещения ящиков 11 отводится планка механизма зажима ящика, опускаются планка и упор механизма разделения, порожний ящик отводится от машины, а на его место поступает следующий ящик из потока.

Техническая характеристика

Производительность, бут/час..............................1500

Габариты, мм:

длина......................................................................3000

ширина...................................................................2190

высота....................................................................2300

Ультразвуковые бутылкомоечные машины. Используем машину с тремя кассетами и ручным приводом (ДЛК-3), представленную на рисунке 5.



Рисунок 5 - Машина с тремя кассетами и ручным приводом (ДЛК-3)

Ультразвук успешно применяется для очистки и доочистки стеклянных бутылок. Для этой цели предприятия выпускает ультразвуковые бутылкомоечные машины. Машины состоят из стальной нержавеющей ванны в которой размещается поворотный механизм (барабан) с кассетами для бутылок. Барабан приводится во вращение или вручную, или с помощью электродвигателя (в разных моделях). Кассеты с бутылками циклически проходят через несколько рабочих позиций: загрузка, мойка, стекание воды, выгрузка.

Количество кассет в разных моделях варьируется от трех до шести. Кассеты съемные, легко заменяются в процессе эксплуатации установки. Ячейки в них могут быть разной формы в зависимости от вида бутылок.

Ультразвуковая обработка позволяет удалять стойкие загрязнения, не отмываемые на серийных бутылкомоечных машинах, поэтому ультразвуковые машины рекомендуются в том числе и для домыва сильно загрязненной оборотной тары. Применение ультразвука позволяет снизить затраты за счет уменьшения концентрации моющего раствора. Ультразвуковые машины применяются также для восстановления поврежденной внутренней поверхности стеклобутылки до значения показателя водостойкости, допустимого по ГОСТ 10117.1-2001, в том числе для сувенирных бутылок, имеющих высокую стоимость. Следует отметить, что стеклобутылки подлежат восстановлению ультразвуком при значении исходного показателя водостойкости не выше 0,5 мл 0,01н НCl.