При производстве красных вин мезгу обрабатывают теплом для получения окрашенного сусла, которое затем направляют на брожение в УНСС.

Дезинфекция бродильной батареи производится перед и после сезона виноделия (посредством обработки водным раствором SO₂ или паром, в зависимости от материала, из которого изготовлены резервуары и коммуникации).

Предусмотрен автоматический контроль и регулирование работы батареи. Вся автоматическая аппаратура смонтирована на центральном пульте управления.

" Украинская " УНСС (Рис. 2), созданная В. И. Ниловым, А. А. Преображенским, Д. М. Белогуровым и Г. Г. Валуйко, монтируется из горизонтально расположенных металлических резервуаров любой вместимости, соединенных переливными трубами диаметром 75...100 мм. Могут быть использованы стандартные стальные резервуары вместимостью 1500 дал, длиной 4,6 м, а также железобетонные трубы диаметром не более 2 м, длиной до 8-10 м. Наиболее приемлемы резервуары диаметром 1,5–2,5 м.

 

 

Рис. 2. Схема установки непрерывного сбраживания виноградного сусла (Украинская):

1 – насос подачи сусла; 2 – бродильный резервуар; 3 – приемник виноматериала; 4 – насос подачи виноматериала.

 

Горизонтальное расположение резервуаров для бродильной установки имеет следующее преимущество перед вертикальным. При брожении в вертикальных резервуарах движение бродящей жидкости и диоксида углерода совпадают, они движутся по оси резервуара вверх. При этом происходит бурное перемешивание всей бродящей массы и вероятность выноса из предыдущего в последующий резервуар несброженного сусла увеличивается, соответственно повышается так называемая величина «проскока». В горизонтальных бродильных резервуарах бродящая среда перемещается по горизонтали, а углекислота – по вертикали. Поэтому перемешивание в каждой части резервуара происходит отдельно и величина проскока снижается. Это теоретическое положение имеет практическое значение. Количество резервуаров в бродильной батарее горизонтального типа может быть снижено по сравнению с вертикальным. Так, при вертикальном расположении их должно быть не менее 5-6, а при горизонтальном (при достаточной длине резервуара) возможно проводить непрерывное сбраживание насухо даже в одном резервуаре диаметром 1,5-2,5 м.

Установка снабжена системой водяного охлаждения.

В случае недостаточной эффективности охлаждения бродящей массы системой водяного охлаждения прибегают к использованию выносных теплообменников, в которых хладоносителями могут быть охлажденная вода или рассол.

Ориентировочно можно считать, что д ля получения марочных столовых и шампанских виноматериалов необходим шестисуточный цикл брожения, т.е. ежесуточная подача сусла должна быть не выше 1/6 от рабочей вместимости установки, а температура бродящего сусла должна быть в пределах 18±2 °С.

Для получения ординарных столовых виноматериалов при выбраживании почти насухо наиболее подходит четырехсуточный цикл брожения, т.е. сусло должно поступать в количестве ¼ части рабочей вместимости установки в сутки. При этом допустимая температура бродящего сусла может колебаться в пределах 25±3 °С.

Для получения недобродов, идущих на приготовление крепленых вин, применяют двух- и четырехсуточные циклы брожения при температуре от 20 до 30 °С, а для полусладких – трех- и четырехсуточные циклы брожения при температуре 20-25 °С при соответствующих скоростях подачи сусла.

Работает установка следующим образом: осветленное сусло направляют из напорного резервуара насосом-дозатором (1), соединенным с реле времени, в первый резервуар (2), куда предварительно задано 5...10 % разводки ЧКД. Переливаясь из резервуара в резервуар сусло сбраживает и попадает в приемник виноматериалов (3), откуда его перекачивают насосом (4) на дображивание.

Секции установки заполняют суслом на 80...85 %, регулировка уровня осуществляется с помощью поворотной трубы на последнем резервуаре. В зависимости от производительности установка может собираться из любого количества резервуаров, даже из одного. СО₂ отводится из наиболее высокой точки каждого резервуара (резервуары устанавливают наклонно – передняя часть ниже, уклон 1:20).

Производительность установки рассчитывают, исходя из 2-6-суточного цикла брожения и полезного объема резервуаров. В случае получения недобродов с 20-30 г/дм³ остаточного сахара производительность “украинской” УНСС возрастает на 25...30 %.

Преимущества установки:

1) вследствие того, что перелив сусла организован не из нижней, как в «Молдавской» установке, а из верхней части предыдущего резервуара в верхнюю часть последующего, то вымывания дрожжей не происходит и потому их задают один раз в начале сезона (дрожжи ложатся тонким слоем и не происходит забивания трубопроводов при остановке, как в “молдавской”);

2) отсутствие дрожжегенераторов, снабжающих батарею разводкой дрожжей, способствует уменьшению в виноматериалах концентрации сивушных масел, которые появляются в повышенных количествах вследствие дезаминирования аминокислот при размножении дрожжей;

3) организация потока вдоль горизонтально поставленного резервуара (цистерны, трубы) обеспечивает непрерывность технологического процесса, необходимым условием которого является постепенность изменения свойств полупродукта, отсутствие смешивания предыдущих его порций с последующими, т.е. отсутствие " проскоков " несброженного сусла. Эта особенность в меньшей степени, чем в Украинской, выражена в " Молдавской" и "Грузинской " и совсем отсутствует в "Московской" УНСС. Отмеченная особенность “украинской” установки является причиной относительно более высокой её производительности по сравнению с другими установками. Возможно составление её из любого, даже небольшого (одного) числа секций;

4) относительно невысокий слой сусла в резервуаре (трубе), дающий сравнительно большую свободную поверхность жидкости (по сравнению с другими УНСС), способствует более легкому и полному удалению из среды СО₂, который тормозит жизнедеятельность дрожжей.

Как и другие УНСС "Украинская" установка автоматизирована, в ней можно сбраживать сусло не только насухо, но и получать недоброд с необходимым количеством остаточного сахара путем изменения скорости потока.

 

" Грузинская " УНСС (Рис. 3), предложенная Д.С. Гиашвили, состоит из 10-15 резервуаров, соединенных между собой трубопроводами. В качестве бродильных резервуаров могут быть использованы деревянные чаны, буты, железобетонные или металлические резервуары вместимостью от 500...1000 дал.

Для движения бродящего сусла в верхней части резервуаров монтируются штуцера диаметром 65 мм, а в нижней части – краны такого же диаметра. Верхние штуцера устанавливают на таком уровне, чтобы над ними оставалось 15 % общей вместимости резервуара для предотвращения потерь при пенообразовании. Нижние краны устанавливают на 10-15 см выше дна. Соединение резервуаров (железобетонных, деревянных чанов) осуществляют посредством резиновых или стеклянных труб. В начале и в конце батареи по три резервуара (чана) соединены горизонтальными трубами.

 

Рис. 3 – Схема установки непрерывного сбраживания виноградного сусла (Грузинская):

I, II, III – резервуары для размножения дрожжей, IV–VIII – резервуары для брожения, IX–XI – резервуары для проведения автолиза дрожжей и эгализации виноматериалов; 1 – подача сусла, 2-13 – переточные трубы, КК – трубопровод для отвода СО₂, 14 – насос.

 

Для перевода пены из одного резервуара в другой и удаления диоксида углерода верхние части резервуаров соединяют между собой трубопроводами. Батареи, составленные из железобетонных резервуаров, монтируют по такому же принципу.

Установка состоит из трех частей. К первой части относятся резервуары I, II, III, в которых происходит десульфитация сусла, размножение дрожжей и их накопление. Вторую часть образуют средние резервуары батареи (IV–VIII), соединенные наклонными трубопроводами. Это так называемые рабочие сосуды, в которых более сброженная фракция сусла из верхней части предыдущего сосуда непрерывно поступает в нижнюю часть последующего.

В третью часть входят три последних резервуара, в которых происходит усиленный автолиз дрожжей, эгализация виноматериалов, а в случае необходимости можно проводить и охлаждение виноматериалов до желаемой температуры.

Разводку ЧКД вносят во II или III резервуар в количестве 5 % один раз в сезон. Осветленное сусло насосом подают в I резервуар через кран с клапаном и, достигая уровня переливной трубы, оно переливается во второй резервуар, где смешивается с дрожжами, и далее переливается из резервуара в резервуар.

При пятисуточном цикле брожения сусло подают с таким расчетом, чтобы каждые сутки оно заполняло 1/5 часть батареи. Температура при брожении постепенно увеличивается и в середине батареи достигает максимума, который для ординарных вин и коньячных виноматериалов не должен быть выше 28 °С, а для марочных вин и шампанских виноматериалов – не выше 20 °С. В середине батареи происходит бурное брожение. На пятые сутки батарея заполняется, температура постепенно уменьшается и в конце батареи достигает 23-24 °С. Сусло дображивает, массовая концентрация сахара не превышает 10-20 г/дм³ . На шестые сутки из сливного крана последнего резервуара поступает первая партия сброженного, эгализированного виноматериала. После этого в установку ежесуточно подают сусло (1/5 часть вместимости батареи) и получают в таком же количестве виноматериал.

После заполнения последних резервуаров виноматериал с помощью насоса периодически перекачивают в бочки, буты или другой вид тары, где продолжается дображивание. Аналогично устанавливают соответствующие режимы при четырех– и шестисуточном цикле брожения.

Во всех резервуарах батареи ведут контроль брожения: 3-4 раза в сутки определяют сахаристость и температуру бродящего сусла. Проводят микробиологический контроль.

 

" Московская " установка непрерывного сбраживания сусла (Рис. 4), предложенная Герасимовым М. А. и Гилядовым М. Г., представляет собой вертикальную цилиндрическую колонну высотой около 8 м, диаметром в нижней части 2,5 м, в верхней – 2 м, вместимостью 2430 дал. Возможны и другие размеры установки. Изготовлена колонна из металла или железобетона, внутренняя поверхность которой покрыта лаком ВХЛ-4000 по грунту ХС-04 или другими материалами, используемыми в виноделии.

Бродильная колонна состоит из четырех бродильных секций, разделенных между собой конусными перегородками. Нижняя бродильная секция увеличена в диаметре, ее объем составляет 35-40 % от общего объема установки.

Сусло в колонну подают центробежным насосом через теплообменник. Датчик включает насос через определенные интервалы времени (например, через каждые 5 мин). В начале сезона виноделия первая партия сусла поступает на брожение в бродильную установку в количестве 60-70 % от ее вместимости. На вторые или третьи сутки (после накопления около 100 млн. клеток дрожжей в 1 см³) начинают подачу сусла на брожение.

 

Рис. 4 – Схема установки непрерывного сбраживания виноградного сусла (Московская).

 

При производстве столовых и шампанских виноматериалов с целью интенсификации процесса брожения и эффективного использования бродильной установки в короткий период сезона виноделия в ней осуществляют только главное брожение до массовой концентрации остаточного сахара в виноматериале 30-40 г/дм³. Средний цикл брожения составляет 50-60 часов (2,1...2,5 сут.).

Оптимальная температура брожения в колонне при производстве столовых и шампанских виноматериалов – 20...22 °С. Охлаждение сусла осуществляют с помощью змеевика, вмонтированного в нижнюю часть. Температура подаваемого на брожение сусла должна быть на 4-5° ниже температуры брожения.

В этой установке возможен проскок несброженного сусла и нельзя добиться полного выбраживания сахаров. Дображивание осуществляют периодическим способом. "Московская" УНСС автоматизирована, проста, компактна.

 

В России А.М. Жуковым и П.Д. Баженовым была создана УНСС БА-1 (Рис. 5). Она предназначена для приготовления виноматериалов в потоке непрерывным отъемно-доливным способом.

Установка представляет собой батарею из шести вертикальных металлических бродильных резервуаров вместимостью 2 тыс. дал каждый, пяти верхних напорных бачков вместимостью по 190 дал, резервуара для виноматериалов, насоса для перекачки сусла и поплавкового реле. Вертикальные бродильные резервуары имеют конические днища, снабжены люками, уровнемерными стеклами.

 

 

Рис. 5. Схема установки непрерывного сбраживания виноградного сусла (БА-1):

а – первый период;

б – второй период;

1 – бродильный резервуар;

2 – поплавок;

3 – реле;

4 – кнопка управления;

5 – напорный бачок;

6 – сливная труба;

7 – электромагнитный клапан;

8 – гидростакан;

9 – газовый коллектор.

 

 

Сверху между собой бродильные резервуары соединены трубами для перелива бродящего сусла и для перемещения углекислого газа из резервуара в резервуар, а снизу через трехходовые краны – стеклопроводом, служащим для заполнения установки суслом и для ее освобождения. Включение-отключение питающего насоса и управление работой электромагнитных клапанов осуществляется от поплавкового реле, расположенного в первом резервуаре.

В пусковой период трехходовые краны устанавливают так, чтобы соединить снизу бродильные резервуары по парам: II с III, IV с V и т. д. В I бродильный резервуар задают дрожжевую разводку в количестве 5...10 %, затем подают сусло до уровня переливного трубопровода. После начала бурного брожения в I-м резервуаре в установку подают сусло со скоростью 300 дал/ч, пока вся батарея не заполнится.

Далее 3-ходовые краны закрывают, разобщая бродильные резервуары. Открывают вентиль выпуска виноматериала и вентили к переливным бачкам. Включение автоматических устройств и скорость потока в дальнейшем регулируется выделяющимся при брожении СО₂.

В процессе брожения выделяющийся СО₂ создает в бродильных резервуарах давление, выравниваемое во всех резервуарах благодаря газовым трубам. Под давлением СО₂ бродящее сусло начинает вытесняться по сливным трубам в напорные бачки. Прорыв в эти бачки СО₂ предотвращают гидравлические затворы. При опускании уровня виноматериала в бродильных резервуарах на определенную величину, поплавковое реле включает питающий насос и открывает электромагнитные клапаны, выпускающие СО₂ в напорные бачки и далее в спиртоловушку. Давление во всей установке уравновешивается и из бачков через гидравлические затворы сусло поступает в последующие бродильные резервуары. В последнем бродильном резервуаре всплывает поплавок, открывая выход виноматериала в приемник. Чтобы сусло не возвращалось из последующих резервуаров в предыдущие, на трубах подъема сусла имеются обратные клапаны. Затем цикл повторяется. Продолжительность циклов при установившемся режиме одинаковая.