Оборудование для первичной переработки винодельческого сырья

Формула (1.7) определяет итоговую, суммарную  производительность стекателя, так как в нее входит время рабочего периода цикла т_р. При подсчете производительности в час, смену и т. д. необходимо учесть нерабочее время цикла и коэффициент использования оборудования К.

Для расчета  рабочего объема и производительности камерных стекателей следует принимать длительность одного цикла работы 4 ч. Это обосновывается рациональной продолжительностью процесса настаивания мезги при изготовлении белых столовых вин в течение 2-4 ч. Значение г обычно принимается равным 10 ч. Тогда л следует принять равным 3. В связи с тем, что камерные стекатели являются аппаратами периодического действия, их число N должно быть не менее двух для обеспечения непрерывности работы линии. При этом каждый стекатель должен находиться под разгрузкой стекшей мезги поочередно в течение 2 ч. Количество отходов гребней М обычно составляет 4"% массы вино-1рада. Объемная масса свежей мезги может быть принята 1080 кг/м³.

   В отечественном виноделии благодаря  большой производительности, непрерывности действия, малым габаритным размерам и другим преимуществам - наибольшее распространение получили шнековые стекатели, принятые в качестве типовых. К ним относятся стекатели серии ВССШ (разных модификаций производительностью 10, 20, 30, 50 и 100 т/ч) и стекатель ВСН-20 (производительностью 20 т/ч).

   Стекатели производительностью 10, 20 и 30 т/ч (рис. 1.9, я, б) устроены одинаково. Внутренние боковые стенки бункера 2, огражденные кожухами, наклонные, перфорированные; передняя и задняя стенки вертикальные. Внутри бункера имеется дренажная перегородка (на рисунке не показана), увеличивающая площадь дренирующей поверхности и способствующая лучшему распределению массы мезги в бункере. В нижней части бункера находится патрубок для отбора сусла. В месте выхода мезги корпус 4 имеет форму конуса, что способствует легкому отжиму мезги.

Рис. 1.9. Принципиальные (а) и кинематические (б, в) схемы шнековых

       стекателей: а - ВССШ-10. ВССШ-20Д, ВССШ-ЗОД (1 - рама; 2 - бункер; 3 - шнек; 4 -

корпус; б - те .же (1.2- шкивы; 3 - электродвигатель; 4 -редуктор; 5 - вал шнека); в - ВССШ-50, ВСШ-100 (обозначения те же) 

Мезга из лробилки подается в первую по ходу движения секцию бункера и через  пространство между поперечной перегородкой и шнеком 3 перемещается во вторую секцию, а оттуда - в цилиндрический корпус стекателя. За счет уменьшения поперечного сечения в конусной части корпуса осуществляется некоторый отжим мезги (давление до 0,16 МПа). Степень отжатия обусловливается величиной сужения конусной части барабана.

Стекатели производительностью 50 и 100 т/ч в принципе устроены так же. Они отличаются лишь наличием двух шнеков. Кинематическая схема стекателей показана на рис. 1.8, в (обозначения те же; цифры приводятся для стекателя ВССШ-50). Кроме того, в стекателе ВССШ-50 для дополнительного регулирования степени отжатия мезги на выходной части перфорированного корпуса установлена специальная крышка. При совмещении ребер крышки с ребрами лотка степень отжатия минимальная; при повороте крышки сопротивление, а следовательно, и степень сжатия увеличиваются. Подобным поворотом ребер крышки можно регулировать степень отжатия мезги в пределах до 10'.?.

Диаметры  шнеков в стекателях ВССШ производительностью 10, 20 и 30 т/ч - 634 мм, а производительностью 50 и 100 т/ч - 697 и 797 мм, частоты вращения соответственно 1,3; 2,1; 4.0; 3,0 и 1,5/2,5 об/мин.

Длительность  нахождения мезги в таких стекателях 8-16 мин

К двухшнековым (диаметр шнеков 536 мм) относится  и стекатель ВСН-20 (автор В. А. Наумов), получивший большое распространение  благодаря простоте и хорошим технологическим показателям. Этот стекатель отличается от стекателей ВССШ малыми размерами бункера 7. Перфорированные цилиндрические корпуса 3 стекателя ВСН-20 заканчиваются конусами для подпрессовки мезги или шарнирно установленными подпружиненными крышками - лепестками, образующими диафрагму 2 и имеющими то же назначение. Общий вид стекателя и его кинематическая схема показана на рис. 1.10, не требующем пояснения.

Зарубежные  конструкции шнековых стекателей, например, фирмы «Diemme» (Италия) и др., в принципе построены по той же схеме, что и отечественные. Некоторый интерес представляют стекатели фирмы «Sernagiotto» (Италия), в бункерах которых установлено несколько вертикальных шнеков, обеспечивающих легкий отжим мезги и равномерную подачу ее на три основных шнека.

Наиболее  полно шнековые стекатели исследованы  В. П. Тихоновым [36J. Результаты этих исследований положены в основу описанных выше конструкций стекателей ВССШ.

Теоретический расчет производительности шнековых стекателей представляет определенные трудности ввиду отсутствия теоретических исследований. Можно исходить из пропускной способности перемещаю-

щего  органа, но правильные результаты при  этом могут быть получены лишь при введении условных коэффициентов, учитывающих постоянно уменьшающееся в связи с отбором сусла количество перемещаемой мезги.

Рис. 1.10. Стекатель ВСН-20:

а - общий вид (I - лоток для выгрузки мезги; 2 - коническая диафрагменная насадка; 3 - цилиндр; 4 - шнек; 5 - крышка; 6 - люк; 7 - бункер; 8 - дренажная сетка; 9 -редуктор; 10 -рама; 11 - поддон для сусла); б - кинематическая схема (I - электродвигатель; 2,6- шкивы;.?, 4 - шнеки; 5 -редуктор)

   Для расчета фактической производительности шиековых стекате-лей Пф на основании обработки экспериментальных данных В. II. Тихоновым предложена формула

П_ф=17_ГК_уК_ГК_ОБК„<рК₀К_я. (1.10)

где П_Т - теоретическая производительность шнекового стекатечя, которая может быть опредечена по формуле (1.1) при условии, что р- объемная масса мезги, кг/м . с = I/cosa (где а -угол накюна шнека, град, tp = I); К,. - коэффициент, учитывающий фактический выход сует (при выходе 40-65 дал/т К, = 1,05*0,86); К/- - коэффициент, учитывающий снижение производительности при перера-ооткс мезги с гребнями (К, = 0,96+0,98); К_оь - коэффициент, учитывающий наличие в стекателе обтюратора, препятствующего обратному току мезги (выходах сусла К_ок = I; при выходах 55-70 дал/т K_oh = 1+1,27); Kj -коэффициент, учитывающий форму отверстий в цилиндре (при площади живого сечения не менее 10% и диаметре отверстий 0,6-2,5 мм K_ri = 0,75+0,94; при щелевых отверстиях Kj = Г); <р - коэффициент, учитывающий величину обратного потока мезги вдоль винтового канала и через радиальный зазор между шнеком и цилиндром (при частоте вращении шнеков п = 1+10 об/мин f = 0,65+1; в общем случае (р = п ' ); К_в - коэффициент, служащий для приведения производительности стекателя по мезге к производительности по винограду (Ко = 75); Кц - коэффициент, характеризующий изменение производительности в зависимости от геометрических размеров конструкции (для реальных апекателей при диаметрах цилиндра до 800 ли/ Кц = 1).

   Интересные  результаты получены при изучении влияния  обтюрирующих устройств на процесс получения сусла. Такою рода устройства в виде звездочек используются во многих конструкциях стекателей и шнековых прессов. Их назначение - уменьшать обратный поток мезги, снижающий производительность машин. Установлено, что при выходах сусла до 55 дал/т отсутствие обтюрирующего устройства не приводит к снижению производительности установки. При дальнейшем увеличении степени отжатая перерабатываемого продукта, например, до выхода 70 дал/т, производительность снижается на 27%. Поэтому при разработке нового оборудования расчет рабочего органа следует проводить с учетом влияния этого фактора, причем с

экономической точки зрения, так как одни факторы (увеличение производительности) играют положительную роль, а другие (повышение концентрации взвесей в сусле, увеличение металлоемкости) - отрицательную.

   Другие  типы стекателей (вибрационные, центробежные, вакуумные) не нашли практического применения в промышленности ввиду технологических и конструктивных недостатков (аэрация сусла, обогащение его взвесями и др.). Представляется, однако, что ряд видов обработки мезги в процессе отъема самотека (ультразвуком, ферментными препаратами) при надлежащем конструктивном оформлении могут лечь в основу создания новых типов стекателей. 
 

   Экстракторы

Они предназначены  для одновременного экстрагирования и брожения мезги. Наиболее распространенным отечественным экстрактором является аппарат ВЭКД-5 (рис. 1.12, а, б). В аппарате происходит непрерывное брожение мезги с плавающей «шапкой». Исходная (свежая) мезга подается периодически.

   Аппарат работает следующим образом. Свежая мезга загружается до уровня на 0,5 м ниже желоба разгрузочного шнека 2. Для ускорения брожения в аппарат дозируют дрожжевую разводку до 3% мезги. В процессе брожения сусло перемешивают 3-4 раза в сутки. Для этого сусло отбирается через перфорированные стенки 8, установленные в нижней части резервуара, и орошает поверхность «шапки» через пятирожковый разбрызгиватель 4. При остаточном содержании сахара в сусле до 5% производится выпуск бродяшего сусла-самотека. Единовременный объем выпускаемой жидкости не до;гжен превышать 50% ее общего объема в аппарате. В противном случае старая «шапка» опускается в зону перфорированных стенок, а свежая мезга при подаче ее в аппарат образует свищи и прорывается на поверхность старой, в результате чего аппарат выводится из непрерывного режима работы. Для восстановления рабочего режима аппарат необходимо полностью разгрузить и повторно пустить в работу.

   После выпуска сусла до нужного остаточного  уровня в аппарат подают свежую мезгу. Она поднимает старую «шапку» в верхнюю часть аппарата, где ее граблями 3 сваливают в разгрузочный желоб и выводят из аппарата, направляя на дожимочный пресс.

   Производительность  экстрактора - 5 т/ч; объем - 44,5 м³; длительность экстрагирования - 10 ч; диаметр - 5082 мм, высота - 8015 мм.

   Опыт  эксплуатации экстрактора ВЭКД-5 показал, однако, несовершенство механизма вьирузки «шапки» в описанном варианте. Более целесообразно перекачивать мезгу из экстрактора при помощи насоса, направляя ее в стекатель до прессования (или в необходимых случаях возвращая ее в экстрактор).

в

    Рис. 1.12. Экстракторы ВЭКД (а, б) и фирмы «Padovan» (в): а - принципиальная схема (I -резервуар; 2 - шнек; 3 - грабли; 4 - разбрызгивав-пиль; 5 - ваг, 6 - труба; 7 - насос; 8 - стенка; 9, 10 - патрубки с кранами); б -кинематическая схема (1 - электродвигатель; 2 -редуктор; 3 - цепная передача; 4 - шнек; 5 - грабли; 6.7- шестерни); в - принципиальная схема (I - грабли; 2 -шнек; 3, 6,7- патрубки; 4,5 - патрубки с кранами; 8,9- вентили)

В установке  Padovan (рис. 1.12, в), принципиально похожей на экстрактор ВЭКД-5, процесс рециркуляции мезги осуществляется следующим образом: сформированная вверху «танка» собирается граблями / и при помощи шнека 2 подается в устройство для рециркуляции, в которое одновременно поступает сусло из нижней части резервуара, создавая встречный поток- Затем обогащенная суслом мезга подается в нижнюю часть резервуара. Всего производится три рециркуляции по 1-1,5 ч каждая через 3. 7 и 13 ч после загрузки. Рециркуляция считается законченной, когда «шапка» полиостью опустится в вино. Когда «шапка» поднимается вновь, можно начинать следующую рециркуляцию либо приступить к выгрузке мезги. Вместимость резервуара до 100 м .

   Шнек  состоит из двух частей, одна из которых  обеспечивает передвижение мезги при разгрузке «шайки», а вторая подает мезгу для рециркуляции. Сброженное сусло отводится через нижний кран 5 при периодическом сбраживании и через кран 4 - при непрерывном. Осадки удаляются через патрубок 6, мезга - через патрубок 7, а выделяющийся диоксид углерода - через вентиль 9 с предохранительным клапаном. В остальном принцип действия установки ясен из рисунка.

   В настоящее время фирма «Diemme» (Италия) выпускает экстрак-торы-винификаторы более совершенных конструкций: вертикального типа (в которых бродящее сусло, отбираемое снизу, орошает «шапку» мезги) и горизонтального (которые представляют собой вращающиеся резервуары со спиральной лопастью внутри и коническим днищем: при вращении происходит перемешивание мезги и обогащение вина фе-нольными и красящими веществами: марка таких установок NS; их вместимость - в зависимости от типоразмера - от 10 до 70 м).

Прессы

Прессы  предназначены для отделения сусла от мезги после отбора сусла первой фракции на стекателях; при этом норма выхода прессовых фракций сусла около 25 дал/т. В отдельных случаях прессуются целые грозди винограда. Некоторые схемы производства красных вин предусматривают подачу на прессование уже сброженной мезги после отделения от нее большей части полученного при брожении вина.