Оборудование для первичной переработки винодельческого сырья

Минимальная вместимость приемного бункера  равна максимальной вместимости  кузова самосвала или контейнера, доставляющего виноград на переработку, плюс объем винограда, равный 3-5-минутной производительности дробильно-гребнеотделяющей машины, установленной на заводе.

Виноград  может находиться в бункере не более 0,5 ч. Практика показала, что при грузоподъемности существующих транспортных средств 2-3 т минимальная вместимость бункера должна составлять 5-6 т.

Рис. 1.3. Конструкции бункеров-питателей:

а — с вертикальной и наклонной стенками: б - с двумя наклонными стенками: в - с отсекателем: г -с двумя шнеками (фирмы «Sernagiotlo»)

Пропускная  способность П (в кг/с) шнеков бункеров-питателей по винограду, если отбор сусла из-под них не производится, рассчитывается по обычной методике:

где D - наружный диаметр шнека, м: d - диаметр вала, м; S - шаг шнека, м (принимается 0.8D); п - частота вращения шнека, об/мин: р - объемная масса винограда (600 кг/м): <р - коэффициент сечения желоба шнека (0,8-0,9); с - коэффициент, учитывающий наклон шнека (при угле наклона 15-30° с = 0,9): т - количество шнеков. 

Дробилки-гребнеотделители 

Начальная операция при переработке винограда - его дробление. Под дроблением понимается разрушение целости кожицы ягод и  их клеточной структуры, облегчающее получение сока. Степень измельчения винограда существенно влияет на выход сусла-самотека и скорость суслоотделения: чем интенсивнее разрушение, тем больше выход сусла, но хуже его качество, так как сильное дробление приводит к обогащению сусла обрывками кожицы, мякоти и другими взвешенными частицами. Разрушение клеток в дробильно-гребнеотделяющих машинах осуществляется путем механического воздействия на виноград; при этом перетирание и дробление гребней и семян должно быть по возможности минимальным во избежание обогащения сусла дубильными веществами.

Процесс дробления винограда производится с отделением гребней или без  отделения их. В первом случае в  сусле меньше дубильных веществ, зато во втором несколько ускоряется суслоотделение (на стека-гелях и при прессовании) за счет того, что гребни препятствуют спрессовыванию мезги и улучшают дренаж. Кроме того, при приготовлении специальных типов вин предусматривается переработка винограда без отделения гребней.

Современные дробильно-гребнеотделяющие машины но способу разрушения кожицы ягод можно разделить на раздавливающие при помощи профильных валков и разрушающие за счет удара при помощи бичей. В принципе измельчение винограда можно осуществлять и на дробильных машинах других типов: лопастных, роторных, молотковых, однако в отечественном виноделии они не нашли распространения. Кроме того, дробилки-гребнеотделители могут быть объединены с другими машинами (весами, стекателями, насосами и др.) в агрегаты. 

Валковые дробилки-гребнеотделители 

Основными рабочими органами, от которых зависит  эффективность работы валковой дробилки-гребнеотделителя, являются валки и гребнеотделитель.

В настоящее  время применяют профильные валки, геометрия и кинематические условия действия которых способствуют тому, что при попадании между выступами и впадинами валков грозди подвергаются меньшему перетиранию. Рабочий процесс дробления приближается к наиболee рациональному варианту - раздавливанию гроздей в результате параллельного сближения плоских дробящих поверхностей.

Профильные  валки выполняют четырех-, шести- или восьмистными. Валки изготовляют из различных материалов: черных металлов с покрытием, дерева, камня, а в последнее время чаще всего из резины (либо обрезиненными).

Рис. 1.4. Валковые дробилки:

а - общий вид ВГД-20 (I, 3 - валки: 2 - бункер: 4 - цлииндр; 5 - вал: 6 - бич: 7 - лоток; 8 - шнек; 9 - заслонка); б, в - кинематические схемы соответственно ВГД-20 и ВДВ-100

   При работе без гребнеотделителя заслонка устанавливается в крайнем правом положении, дробленая масса непосредственно из-под валков проваливается в нижнюю часть машины и шнеком выносится к выходному патрубку.

Установлено, что наиболее эффективный способ гребнеотделения состоит в сочетании ударного воздействия на продукт с протиранием его по сепарирующей поверхности рабочих органов. Этот способ и положен в основу промышленных гребнеотделяющих устройств.

Вместе  с тем следует отметить, что  технология, механизм процесса и энергетика валковых дробилок изучены недостаточно.

В принципе, энергия в валковой дробилке-гребнеотделителе расходуется на преодоление сопротивления вращению валков и отделение ягод от гребней. Практический расчет энергетических затрат, однако, затруднен из-за отсутствия методики и данных по величинам усилий, возникающих при дроблении вино1рада.

Валковые  дробилки-гребнеотделители, выпускаемые за рубежом (Венгрия, Италия, Франция, США), в принципе работают по той же схеме, что и отечественные. Имеются различия в числе валков, что определяет производительность, в наличии дополнительных конструктивных элементов на валу гребнеотделителя для равномерной подачи и направления гребней и др.

Валковую  дробилку оригинальной конструкции  выпускает фирма «Diemme» (Италия). Дроблению винограда валками предшествует отделение 1ребней. Это позволяет дробить виноград в щадящем режиме и тем самым получать сусло более высокого качества.

В Болгарии выпускают гак называемые валковые дробилки с центробежным гребнеотделителем (некоторые исследователи с достаточным основанием относят их к ударно-центробежным дробилкам с валковым дробильным органом, хотя по технологической схеме они соответствуют дробилке, приведенной на рис. 1.4). Однако качество сусла, получаемого при раздавливании винограда на этих машинах, такое же, как и у получаемого с использованием ударно-центробежных дробилок (см. ниже).

Оценивая тенденции развития конструкций валковых машин, следует отметить способ многоступенчатого дробления винограда. Как упоминалось, с уменьшением степени дробления качество получаемых виноматериалов улучшается. Наиболее высоким оно становится при межвалковом зазоре 9 мм. С целью сохранения при этом количества (выхода) сусла некоторыми исследователями рекомендуется применение межвалковых дробилок, в которых виноград сначала раздавливается при зазоре 9 мм. а затем (на второй ступени дробления) при 3 мм. 

Ударно-центробежные дробилки-гребнеотделители 

 В  этих дробилках виноград разрушается при ударе по нему бичей гребнеотделяющего устройства и истирании его о стенки этого устройства. Окружная скорость вращения лопастей должна обеспечить разрушение ягоды в момент удара. Поэтому в таких машинах более высокие рабочие скорости, чем в гребнеотделителях валковых дробилок. Кроме того, особенность дробилок-фебнеотделителей такого типа состоит в совмещении дробления и гребнеотделения в одном рабочем органе.

С технологической  точки зрения, однако, применение высоких  скоростей отрицательно сказывается  на качестве сусла.

В настоящее  время наиболее известны отечественные  ударно-центробежные дробилки-гребнеотделители вертикального типа серии ЦДГ (ЦДГ-20А, ЦДГ-ЗОА, ЦДГ-50), схемы которых одинаковы. Их выпускаю! производительностью 20. 30 и 50 т/ч.

На рис. 1.6 показан общий вид и кинематическая схема дробилки ЦДГ-50.

Виноград подается в бункер 5 дробилки, откуда поступает в малый сплошной цилиндр 8. где при помощи вращающихся дробильных бичей 7 происходит дробление винограда и гребнеотделение. В нижней части корпуса виноград отбрасывается центробежной силой на винтообразные гребневыносные лопасти 9. Раздробленные ягоды проваливаются через отверстия перфорированного цилиндра 4 и поступают в мезгосборник, а гребни подхватываются лопастями, поднимаются по внутренней поверхности перфорированного цилиндра и выбрасываются через окно, расположенное в боковой поверхности корпуса.

Диаметры  малых (сплошных) цилиндров в таких  дробилках 410-550 мм (в зависимости  от производительности), частоты вращения вала с бичами 125-275 об/мин, вала с  гребневыносными лопастями 400 и 300 мм.

В некоторых  машинах этой серии (ЦДГ-20) дробильные бичи и 1ребневыносные лопасти крепятся на одном валу (устаревший вариант).

За рубежом (США. Италия) выпускаются ударно-центробежные дробилки горизонтального типа.

Корректной  методики расчета производительности центробежных дробилок-гребнеотделителей  практически нет из-за отсутствия обобщающих теоретических и экспериментальных исследований. То же следует сказать и о расходе энергии. В практике для расчета производительности пользуются лишь формулой для определения пропускной способности выносных лопастей для гребней.

Ударно-центробежные дробилки-гребнеотделители, в сравнении  с валковыми, обеспечивают впоследствии более высокий выход сусла-самотека на стекателях, так как степень  измельчения винограда в них  значительно выше, однако более интенсивное  механическое воздействие на виноград сопровождается образованием мельчайших частиц кожицы и гребней, которые переходят в сусло, образуя трудноосаждаемые взвеси. Это снижает качество виноматериалов и является недостатком ударно-центробежных машин.

К недостаткам этих машин следует отнести также повышенное содержание дубильных веществ в сусле, что особенно нежелательно при выработке высококачественных виноматериалов, и большое окисление сусла

(по-видимому, из-за вентиляционного  эффекта). Эти машины следует применять для переработки винограда красных сортов с недостаточным содержанием красящих и дубильных веществ, а также при переработке винограда для приготовления ординарных вин. Для получения высококачественных виноматериалов валковые машины предпочтительнее.

Рис. 1.6. Ударно-центробежная

а - разрез общего вида (I  - крестовина; 2 - корпус; 3 - труба; 4.8- цилиндры; 5- бункер; б - вал; 7- бич; 9 -лопасть}

   По  общим же конструктивным показателям (металло- и энергоемкости, занимаемой площади и т. д.) ударно-центробежные машины более совершенны.

   Помимо  описанных выше имеются другие конструктивные разновидности дробильно-гребнеотделительиых машин, в том числе дезинтеграторы. Последние по конструкции рабочих органов имеют сходство с молотковыми и роторными дробилками, предназначенными для мелкого дробления материалов. Чаще всего дезинтефекаторы используют для измельчения гребней и выжимок.

Стекатели, настойники, экстракторы 

   Отделение сусла первой фракции (самотека) имеет  целью помимо получения продукта высшего качества облегчить прессование мезги. Сусло-самотек используется для приготовления лучших марочных вин. Норма отбора сусла первой фракции, получаемого на стекателях из винограда, 50-55 дал при общем количестве сусла 75-80 дал.

   В последнее время при производстве отдельных типов вин с целью обогащения сусла экстрактивными и ароматическими веществами применяют специальные аппараты - так называемые настойники. Для получения красных вин по определенной схеме применяют экстракторы, обеспечивающие более полный переход в виноматериал красящих и дубильных веществ.

Стекатели и настойники. Стекание сусла из мезги можно рассматривать как гидродинамический процесс течения жидкости через пористую среду, который сопровождается более или менее полным разделением твердой и жидкой фаз суспензии. Общие закономерности этого процесса исследованы В. П. Нечаевым

Производительность  стекателей периодического действия правильнее всего определять с учетом кинетики процесса, но это чаще всего невозможно из-за отсутствия экспериментальных данных или их теоретического обобщения. Полому для расчетов может быть рекомендована формула для определения производительности П (в дал/с) стекателей по суслу: 

где (/> - коэффициент, учитывающий степень заполнения корзины, камеры, ем кости (0,8-0,9): V- объем корзины, камеры, емкости. м; р - объемная масса мезги, кг/м'; q - количество сусла, получаемом из /000 кг винограда, дал: г,. -время рабочего периода цикла, с.