Flux Tehnologic de Fabricare a Vinurilor Albe
Introducere
1.1. Vinul. Definiție, nomenclatură, clasificare
Vinul este o băutură obținută exclusiv prin fermentarea alcoolică completă sau parțială a strugurilor proaspeți – zdrobiți sau nezdrobiți, ori a mustului de struguri proaspeți (băuturile alcoolice din alte fructe, inclusiv din stafide nu pot purta denumirea de vin). Tăria alcoolică dobândită nu poate fi mai mică de 8,5 % în volume. Tulburelul este un vin în curs de desfășurare a fermentației alcoolice neseparat de drojdie, cu o tărie alcoolică de minimum 8,5 % în volume. Clasificarea vinurilor poate fi făcută după culoare (albe, roze, roșii), categoria de calitate și însușirile tehnologice. Criteriile de bază pentru clasificarea vinurilor sunt:
calitățile gustative;
compoziția fizico–chimică a vinului;
originea vinului (podgorie, soi, sortiment);
modul de folosire în consum (masă, desert).
Vinurile propriu-zise. Acestea pot fi:
– vinuri de consum curent:
– vinuri de masă (VM), minimum 8,5 % vol. alcool;
– vinuri de masă superioare (VMS), minimum 9,5 % vol. alcool;
– vinuri de calitate:
– vinuri de calitate superioară (VS), minimum 10,5 % vol. alcool;
– vinuri de calitate superioară cu denumire de origine controlată (VDOC) care, la rândul lor, pot fi: vinuri cu denumire de origine controlată (VDOC), minimum 11,0 % vol. alcool; vinuri cu denumire de origine controlată și trepte de calitate (VDOCC), minimum 11,5 % alcool. Acestea din urmă se grupează în: ,,culese după maturitate deplină” (CMD); ,,culese târziu” (CT); ,,culese la înnobilarea boabelor” (CIB); ,,culese la stafidierea boabelor” (CSB).
Vinuri speciale. Clasificarea acestor vinuri este următoarea:
– vinuri efervescente:
– vinuri spumante:
a)după tehnologia de obținere:
– cu fermentație în butelii;
– cu fermentație în butelii și în rezervoare;
– cu fermentație în rezervoare;
b)după conținutul de zahăr:
– brute (până la 4 g/l);
– seci (4 – 15 g/l);
– demiseci (15 – 40 g/l);
– dulci (>80 g/l);
c)după aromă:
– nearomate;
– aromate;
– vinuri spumoase;
– vinuri petiante;
– vinuri perlante;
– vinuri licoroase;
– vinuri aromatizate;
– alte vinuri speciale.
Vinurile de hibrizi. [NUME_REDACTAT] se produc: 11 tipuri de vinuri de consum curent; 42 tipuri de calitate superioară; 118 tipuri de calitate superioară cu denumire de origine; 231 tipuri de calitate superioară cu denumire de origine și trepte de calitate. Proprietățile fizico-chimice pe tipuri de vinuri și conținutul în zaharuri al strugurilor sunt prezentate în tabelul 1.1.
1.2. Compoziția chimică a vinului
Vinul este un lichid complex care cuprinde în soluție un număr de substanțe, care se întâlnesc în proporții egale, la aceleași categorii de vinuri și care le conferă specificitatea.
Aceste substanțe sunt: apa, alcoolul etilic, care este însoțit de urme de alcool propilic, butilic, amilic, oenantic și de alcool izobutilic; esteri; glicerină; glucoză; manită; inozită; aldehide, în special la vinurile vechi; furfurol, substanțe pectice; gume și dextrine nefermentescibile; acizi, în parte liberi în parte combinați ca: acid tartric, malic, formic, acetic, propionic, oenantic și în unele cazuri și acid butiric și lactic. Se mai găsesc grase și albuminoide în proporții mici; substanțe aromate; sodiu; potasiu; calciu; magneziu; fier etc., în combinații chimice simple sau complexe, în parte legate de acizi în parte legate sub formă de cloruri, sulfați etc., azot sub formă de azot aminic, amoniacal; materii colorante; vitamine, microelemente etc.
Din toată această gamă de substanțe ce se întâlnesc în vin, apa, alcoolul, glicerina, substanțele colorante, tartrații, aromele și zaharurile sunt cele mai importante.
Apa variază între 720 – 940 g la litru.
Materiile colorante se întâlnesc în proporție de 0,6 – 1,5 g la litru.
Tartrații s-au identificat între 1 – 4 g la litru.
Acidul tartric se găsește atât liber cât și sub formă de săruri dizolvate. Pe măsură ce temperatura de depozitare scade, sărurile de calciu și de potasiu ale acidului tartric se depun sub formă de tartrați și bitartrați.
Restul substanțelor s-au determinat între 10 – 130 mg/l. aceste substanțe, diferențiază diferitele sorturi de vinuri, conferindu-le buchetul, vinozitatea și calitățile gustative specifice.
Vinul conține substanțe volatile și substanțe fixe. Acestea din urmă constituie extractul sec care oscilează între 14 – 90 g/l.
Alcoolul etilic este cel mai important constituent al vinului. Așa cum s-a văzut în clasificarea vinurilor, alcoolul este unul din elementele de bază. Concentrația alcoolică variază între 6 – 16 % alcool, în volume. Alcoolul se formează prin fermentarea zaharurilor. Pe măsură ce fermentația mustului se apropie de sfârșit, contracția vinului în alcool crește. Când vinul este pus la învechit, concentrația în alcool scade treptat, ca urmare a fenomenelor de evaporare și a combinării alcoolului cu acizii, pentru a forma esteri, care dau buchetul vinului.
Glicerina este un produs care ia naștere odată cu fermentarea glucozei. Ea dă vinurilor catifelarea și suplețea. Împreună cu alcoolul și acidul succinic dau vinozitatea. Glicerina se găsește în vinuri în cantități care variază între 4 și 10 g/l.
Zahărul este elementul constitutiv al mustului. Pe măsură ce vinul fermentează, cantitatea de zahăr scade până la transformarea în alcool a întregii cantități de zahăr reducător.
În vinuri, conținutul de zahăr variază de la 4 g – 150 g la litru, după tipul de vin ce trebuie obținut.
Acizii sunt de două feluri:
– acizi ficși, cum sunt: acidul tartric, malic, succinic, oenantic;
– acizi volatili, ca: acidul acetic, acid butiric.
Acizii volatili, în condiții normale, nu depășesc 1/8 din aciditatea totală. Acizii volatili nu se întâlnesc în must ci numai în vinuri. Proporția lor este în funcție de modul de păstrare și îngrijire a vinurilor.
Totalitatea acizilor ficși formează aciditatea fixă, în timp ce ansamblul acizilor volatili formează aciditatea volatilă.
Pentru ca un vin să aibă o constituție armonioasă, aciditatea fixă trebuie să fie cuprinsă între 4 – 8 g/l iar cea volatilă să nu depășească 1 g/l.
Întotdeauna aciditatea volatilă este mai ridicată la vinurile roșii.
În tabelul 1.2. se dau principalii componenți chimici ai câtorva vinuri.
Tabelul 1.2.
Principalii componenți chimici ai vinurilor
Tabelul 1.1.
1.3. Materii prime realizate în industria vinului alb
La realizarea unui vin bun, cu valoroase însușiri calitative, contribuie pe lângă alți factori, în primul rând, strugurii care sunt folosiți ca materie primă în vinificație.
Părțile componente ale strugurilor.
De aceea cunoașterea temeinică a principalelor însușiri de compoziție și calitate ale strugurilor prezintă o importanță deosebită pentru vinificație.
Sub aspectul alcătuirii mecanice, principalele părți componente ale strugurelui sunt redate schematic după cum urmează:
– ciorchine (2,5 – 7%)
Strugurele – pieliță (7 – 11%)
– boabe (95,5 – 97,8%) – miez (must + rest miez) 85 – 90%
– semințe (3 – 5%)
Proporțiile dintre părțile constituente sunt funcție de: soiul viței de vie; condițiile ecologice; metodele agrotehnice folosite; gradul de coacere etc.
1.3.1. Alcătuirea mecanică a strugurilor
Alcătuirea mecanică a strugurilor exprimă raportul cantitativ redat în procente dintre elementele structurale ale strugurelui. Analiza alcătuirii mecanice se efectuează în laborator pentru fiecare soi în parte, după ce strugurii au ajuns la maturitate deplină și anume în ziua prelucrării acestora.
Alcătuirea mecanică caracterizează soiul sub raportul însușirilor tehnologice și a posibilităților pentru o valorificare mai bună.
Această analiză permite cunoașterea teoretică a randamentului în must și tescovină. Pentru caracterizarea mai completă a soiurilor s-au calculat la principalele soiuri din țara noastră o serie de indici, prin corelația valorică a unităților uvologice pe care împreună cu alcătuirea mecanică îi prezentăm în tabelul 1.3.
– Indicele de alcătuire al strugurelui (raportul dintre masa de boabe și ciorchini) care trebuie să fie între 15 și 50, valorile mici fiind pentru soiurile de vin, iar cele mari pentru soiurile de masă;
– Indicele bobului de strugure reprezintă numărul de boabe la 100 g struguri, care este cuprins între 30 (pentru soiurile de masă) și 100 și chiar mai mult la soiurile pentru vin;
– Indicele de alcătuire al bobului (raportul dintre masa de miez și masa pieliței + semințe), care este între 10 și 15 la soiurile pentru masă și între 5 și 8 la soiurile de vin;
– Indicele de randament (raportul dintre masa mustului și masa tescovinei), cuprins între 2 și 7 (media 4), cu valori mai mici la soiurile de masă.
Tabelul 1.3.
1.3.2. Compoziția chimică a strugurilor
Structura fizico-mecanică a strugurilor este dată de raporturile cantitative și numerice dintre diferitele lor părți de structură și anume: ciorchini, boabe, pieliță, pulpă, semințe și must. Partea valorică cea mai importantă o constituie însă mustul (constituit din apă în care sunt dizolvate diverse substanțe). Dintre substanțele amintite, cu pondere deosebită sunt glucidele, în principal monozaharidele, precum și acizii malic și tartric, ultimul fiind specific pentru struguri. Zahărul (hexoza) și acizii sunt concentrați în sucul fructului, iar o cantitate însemnată de acizi se află în ciorchini. Substanțele fenolice (tanante și colorante) se acumulează în ciorchini, în elementele tari ale acestora: substanțele colorante îndeosebi în pieliță, iar cele tanante în ciorchini și semințe. Substanțele pectice se găsesc în ciorchini și pieliță. Semințele conțin o cantitate importantă de ulei.
Ciorchinii. Din greutatea totală a strugurelui, proporția de ciorchini este cuprinsă între 2,5 – 7 %.
De la formarea lor și până la recoltarea strugurilor, ciorchinii suferă mai multe transformări și anume: în preajma intrării în pârgă a strugurilor, ciorchinii ating dimensiuni maxime. În timpul coacerii strugurilor nu se mai înregistrează creșteri în greutate ale ciorchinilor, iar aproape de cules, trec din starea erbacee, în starea lemnificată, iar procentul de apă scade treptat ajungând până la maximum 60%.
Repartizarea substanțelor în ciorchine
Tabelul 1.4.
Boabele. Potrivit compoziției lor chimice boabele reprezintă partea cea mai valoroasă a strugurelui. Bobul este alcătuit din pieliță, miez și semințe.
În funcție de însușirile biologice și tehnologice ale soiului gradul de coacere al strugurelui, condițiile pedoclimatice și factorii agrotehnici, componentele bobului se află în proporții diferite și variază de la soi la soi.
Pielița sau epicarpul reprezintă 7 – 11 % din greutatea totală a bobului și influențează calitatea vinului prin substanțele chimice pe care le conține care trec în must și apoi în vin, în raport cu metodele de vinificare folosite la prepararea vinurilor.
Repartizarea principalelor substanțe în pieliță
Tabelul 1.5.
În afară de aceste substanțe la unele soiuri, se mai găsesc în pieliță și substanțe aromate și colorante care trec în must și apoi în vin o dată cu zdrobirea boabelor și mai ales în timpul procesului de fermentare al mustului.
Miezul din greutatea totală a bobului reprezintă 85 – 90 %. Sub aspectul compoziției chimice miezul – prezintă variații largi în funcție de soi, condiții pedoclimatice, factori agrotehnici și momentul de recoltare a strugurilor.
Repartiția principalelor elemente în miez
Tabelul 1.6.
Semințele reprezintă 3 – 5 % din greutatea boabelor. Compoziția chimică a semințelor influențează în mare parte asupra calității vinurilor.
Tabelul 1.7.
Conținutul ridicat al semințelor în tanin și ulei justifică folosirea semințelor din industria vinicolă în scopul extragerii uleiului și a taninului pentru alte industrii.
Conținutul ridicat în tanin al semințelor prezintă importanță la prepararea vinurilor roșii.
Pentru formarea unor cantități tipice de vinuri au importanță atât substanțele din sucul fructului, cât și substanțele care se află în componentele solide: pieliță, ciorchini, semințe. Trecerea acestor substanțe în must, în cantitatea necesară, depinde în măsură considerabilă de însușirile fizice ale strugurilor și de regimul de prelucrare a acestora.
Distribuția componentelor chimice din struguri
Tabelul 1.8.
1.3.3. Însușirile fizice ale strugurilor și ale produselor de prelucrare ale acestora.
În procesul de prelucrare a strugurilor intervin acțiuni de natură diversă: zdrobire, mărunțire, presare, separare în câmp gravitațional sau centrifugal, tratamente termice ș.a.
La alegerea și fundamentarea regimurilor optime fizico-mecanice, mecano-hidraulice, termofizice și la efectuarea calculelor inginerești, trebuie să se aibă în vedere mărimile care caracterizează o serie de însușiri fizice ale materiei prime de prelucrat și ale produselor obținute. Pentru calculele tehnice se iau în considerare valorile medii ale acestor mărimi și anume:
densitatea relativă;
masa volumetrică;
rezistența părților componente ale strugurilor;
caracteristicile reologice.
a) Densitatea relativă. Strugurii , părțile lor componente și semifabricatele obținute la prelucrare în funcție de structura lor chimică au valori diferite ale densității.
Pe măsura maturizării strugurilor, densitatea acestora crește și la majoritatea sorturilor de vinuri are aproximativ aceeași valoare sau foarte apropiată la același conținut de zahăr din suc. Cu creșterea procentului de ciorchini și pe măsura maturizării acestora, densitatea crește.
Vom face câteva referiri la densitatea diverselor părți componente ale strugurilor și anume:
densitatea relativă a fructului;
densitatea relativă a seminței și pieliței;
densitatea relativă a ciorchinilor;
densitatea relativă a substanței din pulpă;
densitatea relativă a pulpei scurse.
Densitatea relativă a boabelor. Aceasta depinde de mărimea lor, de proprietățile mecanice și de conținutul de zahăr. Cu creșterea volumului boabei, densitatea scade, deoarece conținutul specific de elemente solide (pieliță și semințe) este mai mic. Cu creșterea conținutului de zahăr din suc densitatea crește.
Densitatea relativă a semințelor și pieliței. Acestea având umiditate naturală, au densitatea mai mare decât cea a bobului. Pentru diverse sorturi de semințe la aceeași umiditate, densitatea diferă nesemnificativ; aici, densitatea pentru pieliță diferă în măsură mai mare decât densitatea pentru semințe.
Densitatea relativă a ciorchinilor. Aceasta variază în limite largi, în funcție de conținutul de boabe și părți ale acestora neseparate, de maturizarea mai avansată sau mai redusă.
Densitatea relativă a substanței din pulpă. Aceasta este ceva mai mare decât a bobului, deoarece prin zdrobire are loc o distrugere parțială a acestuia și umplerea cu suc a spațiilor intercelulare. Pulpa din struguri bine copți are de regulă o densitate mai mare.
Densitatea relativă a pulpei scurse. Aceasta depinde de raportul dintre faza solidă și cea lichidă; cu cât aceasta din urmă este mai mică, cu atât densitatea este mai mare, deoarece densitatea elementelor solide este mai mare decât cea a sucului. De aceea, asupra mărimii densității influențează esențial regimul de scurgere și prin urmare, tipul de storcător.
Dependența densității pulpei de conținutul de suc din aceasta are un caracter linear. În cursul scurgerii și al presării ulterioare, densitatea relativă a boștinei rămase crește treptat. Pentru calcul, se vor lua în considerare următoarele limite de valori ale acestui parametru:
la zdrobire 1,068 – 1,091;
la scurgere 1,088 – 1,120;
la prese 1,11 – 1,180.
b) Masa volumetrică. Volumul ocupat de unitatea de masă dintr-un produs dat, având un aranjament în condiții determinate, caracterizează masa volumetrică.
Masa volumetrică a strugurilor. Pentru strugurii ajunși la maturitate tehnică, masa volumetrică depinde de structura mecanică și în primul rând de dimensiunile, densitatea și forma strugurelui. Cu creșterea conținutului de zahăr din suc, masa volumetrică crește puțin, în medie cu 0,007 t/m3 pentru fiecare procent de creștere a concentrației în zahăr.
Masa volumetrică a boștinei. Aceasta depinde, în principal, de conținutul de fază lichidă, adică de densitatea scurgerii. O importanță deosebită o are tipul de storcător folosit; astfel storcătorul cu șnec elimină o boștină mai afânată decât cel rotativ. Particularitățile soiului de struguri și gradul de coacere determină în măsură considerabilă mersul procesului de scurgere, însă nu are influență deosebită asupra masei volumetrice. În medie, aceasta are valoarea de 0,9 t/m3 la scurgătoarele cu șnec și 1,0 t/m3 la cele rotative.
Masa volumetrică a tescovinei. Este considerabil mai mică decât masa volumetrică a boștinei și depinde de gradul de presare a acesteia, adică de umiditate. Valoarea acesteia pentru tescovina bine presată (cu umiditate în jur de 50%) pentru sorturile de vin provenite din struguri cu boabe albe este în medie de 0,51 – 0,52 t/m3.
Masa volumetrică a ciorchinilor. Depinde în principal de soiul de struguri care determină mărimea și structura ciorchinelui. Cei cu structură densă și dimensiuni mici au masă volumetrică mai mare decât cei mari și afânați. În general valoarea acesteia se află cuprinsă între 0,03 și 0,04 t/m3.
c) Rezistența părților componente ale strugurilor. Rezistența este determinată de efortul necesar pentru desprinderea boabelor, presarea pieliței și strivirea boabelor semințelor:
rezistența fixării boabelor de peduncul;
rezistența boabelor la strivire;
rezistența pieliței bobului;
rezistența fixării peduncului bobului de ramura ciorchinelui;
rezistența semințelor la strivire.
d) Caracteristici reologice:
tensiunea limită la alunecare;
vâscozitatea efectivă
mărimea presiunii de aderență.
Capitolul II
2. Flux tehnologic de fabricare a vinurilor albe
Procesul tehnologic reprezintă un proces de fabricație sau parte a acestuia cuprinde totalitatea operațiilor în decursul cărora materiile prime și materiile semifabricate se transformă în produse finite prin modificarea dimensiunilor, aspectului, formei, proprietăților, stării sau poziției lor.
Prin scheme tehnologice se înțelege ordinea operațiilor de prelucrare a strugurilor, în funcție de tipul de vin ce se urmărește a se obține. În funcție de aceasta, se precizează și liniile de prelucrare a strugurilor, precum și utilajul folosit în circuit.
Astfel, ordinea operațiilor tehnologice după tipul de vin va fi următoarea:
Vin alb de consum curent:
recoltarea strugurilor la momentul optim de maturitate deplină (145 – 155 g/l zahăr);
transportul, recepția calitativă și cantitativă;
zdrobit cu desciorchinare facultativă;
scurgerea mustului și presarea boștinei cu prese continui;
limpezirea mustului cu SO2 (8 – 10 g/hl), fermentarea (16 – 18 oC).
Vin alb de regiune sau soiuri pure:
recoltarea strugurilor la momentul optim de maturitate deplină (165 – 180 g/l zahăr);
transportul, recepția calitativă și cantitativă;
zdrobit cu desciorchinare obligatorie;
scurgerea ravacului și presarea boștinei cu prese mecano-hidraulice;
limpezirea mustului cu SO2 (10 – 12 g/hl), fermentare (18 – 20 oC).
Vin alb desert sau licoros:
recoltarea strugurilor la momentul optim cu supramaturitate (210 – 260 g/l zahăr pentru desert și 260 – 280 g/l zahăr pentru licoros);
transportul, recepția calitativă și cantitativă;
zdrobit cu desciorchinare obligatorie;
scurgerea ravacului și presarea boștinei cu prese hidraulice;
limpezirea mustului cu SO2 (12 – 14 g/hl), fermentare (20 – 22 oC).
Vin pentru spumos sau șampanie:
recoltarea strugurilor la maturitatea tehnologică (180 – 300 g/l) și 5 – 6 g/l aciditate titrabilă în acid sulfuric (H2SO4);
transportul, recepția calitativă și cantitativă;
sortarea, presarea strugurilor întregi sau zdrobirea parțială;
scurgerea ravacului și presarea definitivă a boștinei;
limpezirea mustului cu SO2 (8 – 10 g/hl), fermentare (16 – 18 oC).
O largă răspândire are în ultimii ani schema de fermentare a mustului în vase cu o capacitate de 250 – 500 t, elaborată de S.S. Carpov și G.G. Valuiko (1977). Ea include câteva variante de răcire sau de reglare a temperaturilor de fermentație, a procesului în întregime. S-a dovedit la Tartaul că vinurile obținute prin această metodă sunt de înaltă calitate. Această tehnologie a fost experimentată și la obținerea vinurilor albe de masă din culesul mecanizat (combina SVC – 3M): la Cimișlia, [NUME_REDACTAT], Niporeni, Vulcănești, AȘP <<Vierul>> – Ialoveni. Pentru stabilizarea microbiologică a vinurilor de masă de calitate înaltă, cu buchet bogat și aromă fină, se recomandă filtrarea prin membrane. Acest procedeu este executat destul de reușit la instalațiile << Imeca – France>> cu membrane poroase din ceramică sau ceramică-metal. ICȘVV produce instalații de încălzire prealabilă a vinului la temperatura de 50 – 55 oC și a sticlelor la 45 – 45 oC. pasteurizarea vinului alb de masă în sticle se efectuează în instalații speciale (tip tunel cu irigare sau băi cu apă) la temperatura de 50+(–5) oC timp de 30 – 50 minute. Vinurile de marcă după o păstrare de 1,5 – 2 ani, suferă într-o măsură mai mică în urma pasteurizării: deseori se intensifică gustul de vin păstrat, aroma are iz de fructe putrede. Cât privește vinurile tinere puțin oxidabile și cele cu o durată scurtă de maturare (6 luni), ele necesită o stabilizare la rece, fără O2. Le vom filtra folosind filtrul cu plăci de marca <<Zeittz>> sau cu diatomină. La etapa finală se recomandă filtrarea prin membrane. Renumite vinuri de calitate se maturizează în subsolurile din [NUME_REDACTAT], Cricova și Brănești. Zeci de fabrici de prelucrare a poamei au și beciuri pentru maturarea vinurilor rare locale.
Tehnologii de obținere a vinurilor albe
Vinurile albe ce dețin ponderea în producția vinicolă se obțin din struguri albi, după o tehnologie ce are următoarele caracteristici: variația mare a conținutului în zaharuri a strugurilor și musturilor, un echipament enzimatic (îndeosebi oxidazic) mai bogat, fermentarea mustului în absența părților solide ale boabelor etc.
Culesul și transportul strugurilor trebuie efectuate astfel încât să se evite contactul fazei lichide cu părțile solide ale boabelor prin spargerea acestora, iar folosirea SO2 pe struguri nu înlătură ci, dimpotrivă, accelerează procesul de extracție. Recepția cantitativă și calitativă se poate realiza prin metode clasice, dar mai indicate sunt cele moderne (cântare automate cu benă basculantă, refractometre electronice ș.a.).
Zdrobitul și desciorchinatul sunt două operații obligatorii pentru obținerea vinurilor albe de calitate. Se efectuează cu bune rezultate, cu ajutorul egrafulopompelor.
Sulfitarea mustului cu doze de 60 – 80 mg/l, în condiții normale, și 120 – 200 mg/l, în cazul strugurilor mucegăiți, se realizează cel mai bine în flux continuu cu ajutorul unor pompe dozatoare. În anumite cazuri (durata mare între cules și prelucrare, temperatura ridicată), jumătate din cantitate se poate administra direct pe struguri.
Separarea strugurilor se poate efectua prin metode statice, dar mai ales dinamice: cameră scurgătoare tip Blacher, scurgător – compresor ș.a.
Presarea boștinei se realizează cu ajutorul preselor discontinue orizontale pneumatice (tip Willmes), cele continue fiind destinate obținerii vinurilor de consum curent.
Asamblarea constă în omogenizarea diferitelor fracțiuni de must. Obișnuit, se amestecă mustul ravac cu cel de la presa discontinuă sau mustul de la ștuțuri, de la presa continuă. Se efectuează înainte sau după limpezire, iar în unele cazuri (musturi foarte tulburi) în etapa postfermentativă.
Limpezirea mustului urmată de deburbare se realizează, frecvent, prin decantare gravitațională timp de 6 – 18 ore, cu adaos în prealabil al unei cantități de SO2care să asigure un conținut de SO2 – liber de 25 – 30 mg/l. centrifugarea, întrucât determină o limpezire excesivă, se utilizează doar în cazul musturilor foarte tulburi, iar filtrele rotative cu vid ce dau bune rezultate sunt energofage și necesită un consum ridicat de materiale. Ameliorarea (corecția) compoziției se face în conformitate cu legislația în vigoare, cea actuală permițând un adaos maxim de 30 g/l zahăr și 1,5 g/l acid tartric.
Fermentația alcoolică, proces complex dependent de o mulțime de factori, se derulează în vase de natură și mărimi diferite, cele mai recomandate fiind cele din lemn și cele metalice, cu luarea unor măsuri ca temperatura să se mențină în anumite limite (18 – 20oC). deși nu este obligatorie, folosirea maielelor de drojdii selecționate, în cantitate de 3 – 5 %, aduce unele avantaje privind declanșarea și desăvârșirea fermentației alcoolice.
Umplerea golurilor vaselor în care s-a desfășurat fermentația alcoolică se face imediat după terminarea fazei tumultoase, apoi la 4 – 5 zile și de câte ori este nevoie până la tragerea vinului de pe drojdie. Această operație denumită și pritoc trebuie efectuată în concordanță cu caracteristicile materiei prime și ale produsului finit și cu utilitatea declanșării fermentației malolactice care, în cele mai multe cazuri, nu este utilă la vinurile albe.
Tehnologia de vinificație primară pentru producerea vinurilor albe:
Operațiile tehnologice și succesiunea lor în cadrul acestei tehnologii, prezentate înfigura 7.1. sunt redate în cele ce urmează.
Culesul strugurilor se efectuează la maturitatea tehnologică.
Transportul se preferă să fie făcut în vehicule basculante special amenajate.
Recepția cantitativă a strugurilor se face prin cântărirea la bascula-pod sau la cântarulcu benă basculantă pe traseul fluxului tehnologic; recepția calitativă se realizează prinanalize sumare, dintre care obligatorie este determinarea zahărului, efectuată la o probămedie de struguri, prelevată din fiecare încărcătură.
Zdrobitul strugurilor se face cu fulopompa sau egrafulpompa.
Desciorchinatul se execută facultativ.
Sulfitarea mustuielii se face cu 60-80 mg/l SO2 când strugurii au fost sănătoși și cu120-200 mg/l SO2, dacă au fost mucegăiți. în cazul când de la cules și până la prelucraretrec mai mult de 4 ore, iar vremea este călduroasă se preferă ca jumătate din doza amintităsă se aplice direct pe strugurii din mijloacele de transport.
Separarea mustului ravac se face cu unul din următoarele utilaje: cameră scurgătoaremetalică cu șnec, cameră scurgătoare tip Blachere, scurgător compresor, lin înălțatcompartimentat și mai rar cu linul clasic.
Presarea boștinei se realizează cu prese discontinui (orizontale și mai rar verticale) și cu prese continui.
Asamblarea mustului constă în amestecarea mustului ravac cu cel rezultat de la presareaI, II și III sau cu mustul de la ștuțurile I și II când se folosește presa continuă. în cazulobținerii unor musturi cu turbiditate avansată, rezultate de la presa continuă, I.C.V.V. ValeaCălugărească recomandă efectuarea fermentării separate a acestora pe fracțiuni, urmând caasamblarea să se facă în etapa postfermentativ.
Limpezirea mustului se obține în mod curent prin decantare timp de 6-12 ore cuasigurarea în prealabil a unui conținut de 25-30 mg/l S02 liber.
Corecția de compoziție se practică numai în anii cu condiții nefavorabileadministrându-se până la 1,5 g/l acid tartric și maximum 30 g/l zahăr.
Fermentarea mustului, care are loc în cisterne sau bidoane unde se lasă și un gol defermentare, trebuie să fie astfel dirijată încât să se evite temperaturi mai mari de 28°C. Unadaos de 3-5% maia de levuri stimulează atât declanșarea cât și desăvârșirea completă afermentației.
Umplerea vaselor de fermentare se face imediat după terminarea fermentațiezgomotoase și apoi periodic la 4-5 zile până la tragerea vinului de pe drojdie.
în figura 7.2. se prezintă schema de instalații a procesului tehnologic de vinificație înalb după Giosanu T. și Stoian V., 1978. Se menționează că pe lângă fermentația clasică amustului, care se desfășoară în vase folosite în mod discontinuu, în unele țări se practică iașa numita fermentație în flux continuu.
Utilizarea acestui procedeu, coroborată cu folosirea preselor continui, permite realizarea unui proces de vinificație de tip industrial, în flux continuu.
Fig. 7.2
Schema dispunerii utilajelor în cadrul procesului de vinificație în alb (după Giosanu T. și Stoian V., 19
1 — mijloc de transport cu benă basculantă;
2 — buncăr cu șnec ;
3 — zdrobitor cu pompă ;
4 — desciorchinător cu pompă;
5 — cameră scurgătoare metalică cu șnec ;
6 — transportor alimentator cu șnec;
7 — presă continuă ;
8 — cisternă de colectare;
9 -pompă de vehicular 10, 11 — cisternă tampon;
12 — limpezitor centrifugal automat;
13 — pasteurizator;
14 — cisternă metalică termostatată pentru fermentare;
15 — serpentină de răcire a vinului;
Fig. 2.1. Schemă tehnologică de fabricare a vinurilor albe.
Schema tehnologică de vinificație în alb
2.1. Culesul strugurilor
Pentru ca operația culesului strugurilor să se desfășoare în bune condiții este nevoie de: asigurarea cu utilaj corespunzător, instruirea muncitorilor și aplicarea unui cules semimecanizat.
Utilajul necesar pentru cules va fi: coșuri de răchită de 30 – 40 kg, lădițe de lemn de 10 – 15 kg, hârdaie de spate sau de umere pentru 40 – 50 kg etc. Tot acest utilaj trebuie să fie igienic întreținut.
Pentru detașarea strugurilor de pe coarde trebuie să se folosească diferite instrumente: foarfeci de vie, bricege, cosoare etc. Nu este permis a se rupe strugurii cu mâna, deoarece ei se pot strivi, iar bobițele cele mai coapte să cadă pe jos. Culegătorii de struguri trebuie să știe cum să procedeze la: detașarea strugurilor, punerea (nu azvârlirea) strugurilor sănătoși în coșurile de răchită, separarea bobițelor stricate și a strugurilor mucegăiți în lădițe, evitarea culesului cu frunze, cu ciorchini uscați etc.
Transportul strugurilor recoltați la capătul rândurilor este un utilaj semimecanizat și se face cu ajutorul unor platforme sau sănii, atelate de tractoare cu gabarit redus.
De asemenea, s-a putut semimecaniza la majoritatea uzinelor de vinificație încărcarea strugurilor în benele de autocamioane și a cărătoarelor de transport, ușurând întrucâtva munca muncitorilor.
2.2. Transportul strugurilor culeși la centrul de vinificație
Industria modernă a vinului impune ca strugurii să fie transportați la uzina de vinificație fără a fi zdrobiți pentru a evita atât începutul spontan al fermentației, cât și dezvoltarea diferitelor bacterii patogene, care afectează materia primă.
Strugurii recoltați se pot transporta la uzina de vinificație în mai multe moduri:
– Cu autocamioane obișnuite, care se încarcă fie cu cărătoare speciale a câte 500 kg, cu destinația de a fi ridicate cu macaraua direct la buncărul de prelucrare, fie în coșuri de răchită, suprapuse pe scânduri, cu descărcarea directă în buncărul egrafulopompei;
– Cu autocamioane speciale cu bene de lemn sau metalice cu descărcare automată, în buncărul de recepție. Aceste vehicule sunt cele mai potrivite pentru transportul strugurilor, având o productivitate ridicată. Totuși pentru ca benele metalice să nu influențeze calitatea strugurilor, ele se izolează cu materiale acidorezistente.
Indiferent de modul de transport, viteza reglementară trebuie redusă pe drumuri dificile, iar vehicolele se vor acoperi cu prelate.
2.3. Recepția strugurilor
Strugurilor transportați la cramă, li se face recepția calitativă și cantitativă și descărcarea în buncărele de alimentare.
Recepția calitativă. Prin aceasta se înțelege aprecierea lor din următoarele puncte de vedere:
– Identificarea soiurilor transportate, adică dacă strugurii aduși corespund soiului respectiv.
– Stabilirea stării biologice a strugurilor, adică dacă strugurii au fost aduși nestriviți, în stare sănătoasă cu aspect normal, fără să fie atacați de dăunători, boli criptogamice, mucegai, dacă au maturitatea respectivă și dacă întreaga masă adusă este omogenă din acest punct de vedere.
– Luarea probei de struguri pentru analiză, adică încredințarea asupra gradului de coacere al strugurilor, cu privire la conținutul în zahăr și aciditate, gradul de culoare etc.
– Analiza mustului din proba de struguri, adică dozarea zahărului și acidității, după care se apreciază exact gradul de maturitate al strugurilor și tipul de vin ce urmează a fi obținut.
Recepția cantitativă. Strugurii care intră în uzina de vinificație trebuie cântăriți, pentru a cunoaște cantitatea de struguri recoltați și cantitatea de vin ce va rezulta.
Cântărirea strugurilor se poate face în mai multe feluri:
– prin cântărirea vehiculelor încărcate cu struguri pe pod-bascule, apoi cântărirea vehiculelor goale, aflând greutatea netă a materiei prime transportate la uzină;
– prin cântărirea hârdaielor de transport cu capacitate cunoscută sau necunoscută, aflând greutatea brută, apoi greutatea netă;
– prin cântărirea strugurilor în vie la încărcarea vehiculelor, pe echipa de culegători, apoi recântărirea lor la uzina de prelucrare;
– prin cântărirea pe balanțe zecimale a coșurilor și lădițelor, atunci când strugurii sunt transportați pe partide mai mici sau pe soiuri, neputând folosi pod-bascule sau vasele calibrate.
2.4. Întrebuințarea bioxidului de sulf în vinificație
Însușirile bioxidului de sulf
Bioxidul de sulf (SO2) este un gaz incolor, cu miros iritant, gust acru-zgârietor, mai greu decât aerul, mai greu decât aerul, având densitatea de 2,26.
Bioxidul de sulf se dizolvă ușor în apă, formând acidul sulfuros:
SO2 + H2O H2SO3 (acidul sulfuros)
La temperatura de 15oC, într-un volum de apă, se dizolvă 47 volume de bioxid de sulf. Pe această însușire se sprijină prepararea soluțiilor apoase de acid sulfuros ce se folosesc în vinificație.
Bioxidul de sulf este solubil în alcool în cantități mai mari decât în apă.
Acțiunile bioxidului de sulf în vinificație
a) Acțiunea selectivă asupra microorganismelor din must și vin. Prin introducerea SO2 în must, acesta absoarbe oxigenul, creând un mediu sărac în oxigen în care se stopează activitatea unor microorganisme nedorite iubitoare de oxigen. Singurele care rezistă și pot activa în mediul acesta cu un conținut redus în oxigen sunt drojdiile de fermentație.
b) Acțiunea antiseptică. Bioxidul de sulf împiedică înmulțirea microorganismelor (bacteriilor în special) și de aceea se folosește la dezinfectarea vaselor și a utilajului pentru vinificație.
c) Acțiunea de limpezire a mustului. Bioxidul de sulf adăugat în must oprește începerea activității drojdiilor, întârziind intrarea în fermentație a mustului cu 24 – 48 ore. În acest interval de timp mustul rămâne în repaus și se limpezește prin depunerea particulelor aflate în suspensie și a microorganismelor.
d) Acțiunea antioxidantă. Bioxidul de sulf își exercită acțiunea antioxidantă prin faptul că evită oxidarea substanțelor colorante din must sau din vin, oxidându-se pe el însuși. Ca urmare se realizează păstrarea culorii alb-verzuie a mustului, respectiv a vinului și se mărește rezistența culorii la contactul cu aerul (nu se oxidează, nu se îngălbenește).
e) Acțiunea dizolvantă. Având o reacție acidă puternică acidul sulfuros contribuie la dizolvarea materiilor minerale din ciorchine și pieliță și la descompunerea sărurilor acizilor organici. Substanțele colorante se dizolvă cu ușurință în masa mustului tratat cu SO2, apoi sunt protejate contra oxidării și precipitărilor.
Substanțele folosite pentru înlocuirea SO2 în vinificație
Deoarece prezintă unele inconveniente, atât în ceea ce privește mirosul și gustul pe care îl transmite vinului, cât și prin faptul că tehnica lui de folosire este oarecum greoaie, de aceea s-a căutat să fie înlocuit cu alți produși care să îndeplinească același rol în must și vin. Rezultate mai bune a dat acidul scorbic.
Acidul scorbic este un acid gras nesaturat (CH3 – CH = CH – CH = CH – COOH) care influențează asupra drojdiilor, împiedicând fermentația. Nu este antioxidant și nu are influență asupra bacteriilor acetice și a celorlalte microorganisme. Acidul scorbic este puțin solubil în apă, în schimb sărurile sale sunt foarte solubile. Cel mai folosit este sorbatul de potasiu care conține 75 % acid scorbic.
2.5. Descărcarea strugurilor în buncăre
La uzinele de vinificație, care lucrează în mod normal în trei schimburi, strugurii recepționați se descarcă în buncăre de alimentare a mașinilor de o capacitate egală cu capacitatea de prelucrare a agregatelor pe câteva ore.
În mod practic buncărele de alimentare a mașinilor trebuie să fie duble, astfel ca în timp ce un buncăr funcționează, altul să se încarce cu struguri. Această rezervă de struguri este necesară în special pentru schimbul al treilea, care trebuie să asigure alimentarea mașinilor până la sosirea primelor transporturi de dimineață.
Eșalonarea transporturilor de struguri trebuie astfel planificată, încât la uzina de vinificație să se găsească în permanență o rezervă de materie primă, pentru a combate timpii morți.
În cazul temperaturii ridicate, pentru evitarea începutului de fermentare a strugurilor în buncăre, treptat cu descărcatul ei se vor trata cu bioxid de sulf, în doză de 15 – 20 g/hl, prin stropire cu soluție.
2.6. Depozitarea provizorie a strugurilor
În unele cazuri, când se prelucrează strugurii pe partizi de soiuri sau chiar pentru a mări rezerva de struguri pentru schimburile de noapte este indicat ca uzina de vinificație să posede o încăpere cu mijloace de răcire adecvate, pentru păstrarea provizorie a strugurilor recoltați. În lipsa posibilităților de răcire, depozitarea provizorie nu trebuie să dureze mai mult de 4 – 5 ore.
Încăperea de depozitare provizorie a strugurilor trebuie să se afle în imediata vecinătate a buncărelor de alimentare, astfel ca alimentarea mașinilor de prelucrare să se efectueze cu multă ușurință în mod direct. Strugurii se vor depozita în lădițe, coșuri etc.
În orice caz, alimentarea mașinilor de prelucrare cu struguri trebuie să se producă în mod ritmic și din plin, pentru a utiliza la maximum capacitatea de lucru a agregatelor, dat fiind durata foarte limitată a campaniei de vinificație. Coeficientul de utilizare a mașinilor în nici un caz nu trebuie să scadă sub 0,5.
2.7. Prelucrarea strugurilor
2.7.1. Necesitatea unui zdrobit perfect
După cum se știe, cea mai mare parte a mustului (circa 60%) se găsește în zona intermediară a bobiței (mezocarp) și restul (circa 40%) în miez sau pulpă (endocarp). La zdrobirea bobițelor mustul din zona intermediară se scurge ușor și poartă denumirea de ,,ravac”, adică scurgere liberă.
Dacă mustul ravac se extrage ușor, apoi mustul rămas în partea centrală (miez), se extrage cu mare greutate, dată fiind rezistența celulelor vegetale, care conțin mustul.
De aceea, pentru a ușura extragerea mustului din struguri, bobițele trebuie zdrobite cât mai perfect, pentru a rupe și celulele miezului, care rețin biologic cantitatea respectivă de must. Reținând mustul, miezul formează o masă vâscoasă, care se prelucrează cu multă greutate, în special la presare.
Realizarea unui zdrobit perfect se obține prin apropierea valțurilor aparatelor de zdrobit și se examinează mustuiala organoleptic sau microscopic. Se va observa ca apropierea valțurilor să nu fie exagerată, căci se pot strivi semințele, care pot imprima mustului un gust astringent, datorită taninului ce-l conțin.
2.7.2. Necesitatea facultativă a desciorchinatului
Prin desciorchinat sau dezbrobonit se înțelege separarea ciorchinilor de boabe.
Ciorchinii, fiind părți solide erbacee, în contact cu mustul, comunică acestuia un gust de verdeață, în cazul când mustul fermentează împreună cu ciorchinii. Acest contact este negativ în special pentru vinurile roșii, care fermentează pe pieliță.
Vinurile albe, nefermentând împreună cu părțile solide, separarea ciorchinilor la prelucrarea strugurilor nu este obligatorie. Din contră, prezența ciorchinilor în mustuiala albă ușurează presarea prin canalele pe care le formează ramificațiile de ciorchini.
Totuși, având în vedere că zdrobitul precedează desciorchinatul, o bună parte din ciorchini se frâng și pătrund în mustuială, influențând nefavorabil asupra calității mustului ce se obține. Cu atât mai mult ciorchinii influențează negativ, când ei nu se separă de boabe.
Experiența îndelungată a stabilit că mustul alb, fermentând împreună cu pielița, ciorchinii și semințele, dă vinuri astringente, puțin fine și armonioase. Totuși la anumite soiuri de struguri aromați ca: Ottonel, Tămâioasa, Sauvignon, mustul se macerează limitat în timp, pe pieliță, fiind știut că substanțele aromate se găsesc mai mult în pieliță decât în miez.
2.7.3. Necesitatea scurgerii mustului-ravac
Această operație este obligatorie în vederea ușurării presatului. Prin scurgerea mustului-ravac se reduce considerabil volumul mustuielii, iar presatul boștinei este mult ușurat, prin reducerea vâscozității acesteia, care constituie un impediment serios la presare.
Totodată, celulele bobițelor care rețin o bună parte din must, aflându-se sub o presiune a masei boștinei în linuri, eliberează în plus o cantitate de must, care sporește volumul mustului-ravac.
Prin scurgerea unei cantități mai mari de must-ravac se realizează numeroase avantaje: se obține o cantitate mai mare de must de calitatea întâi, se mărește productivitatea preselor, se reduce numărul presărilor repetate, obținându-se fracții sporite de must.
2.7.4. Presarea mustuielii scurse
Prin operația de presare se realizează extragerea sucului din mustuială.
Cu ajutorul preselor se realizează comprimarea din toate părțile a boștinei pe baza presiunii exterioare create de aceste utilaje speciale. La presare, mustul trece prin porii boștinei, învingând rezistența acestora, iar masa solidă se tasează. În procesul de presare a boștinei scurse, are loc comprimarea particulelor de pieliță și semințe sub acțiunea forței de presare. La începutul procesului, mustul se scurge mai mult prin spațiile dintre particulele de boștină, iar după deformarea acestor particule mustul se scurge prin capilarele care se formează în structura interioară poroasă. În cazul general, scurgerea mustului prin canalele dintre particulele de boștină și prin capilarele din interiorul acestor particule are loc în același timp.
La presare, are loc distrugerea celulelor boabelor, zdrobirea pieliței, iar în unele cazuri, nefavorabile, zdrobirea prin frecare a semințelor fructului. De aceea în mustul de presă există o anumită cantitate de burbă, substanțe tanante ș.a. Conținutul lor variază în funcție de soiul și calitatea strugurilor, regimul procesului de zdrobire și presare a boștinei și, de asemenea, de cerințele impuse calității produsului obținut. La rândul său, ultimul factor depinde de tipul vinului, pentru care este destinat produsul.
În procesul presării se obține must de fracțiunile I, II, III și tescovină.
Un important factor tehnologic care influențează viteza de separare a mustului este umiditatea tescovinei care iese de la presă și care nu trebuie să depășească 55 – 56 %, mai ales la presele cu acțiune continuă (fig. 2.2.).
Fig. 2.2. Umiditatea tescovinei în dependență de mărimea presiunii și durata presării: 1 – 48,5 %; 2 – 49,5 ; 3 – 50,5 ; 4 – 51,5 ; 5 – 52,5; 6 – 53,5; 7 – 55,0; 8 – 59 %).
La presare mustul din boștină se separă neuniform. În prima perioadă procesul se desfășoară rapid, ulterior viteza lui scade brusc, stabilindu-se în final la o valoare mică. Eliminarea mustului, din boștina încărcată în presă, depinde de mărimea presiunii, grosimea stratului, temperatura boștinei, conținutul inițial de must din ea, caracterul structurii celulare a particulelor de pieliță precum și de gradul său de distrugere la prelucrarea în prealabil. De asemenea, în mare măsură, depinde de viteza de creștere a presiunii parțiale exercitate asupra boștinei.
S-a stabilit o dependență între presiunile specifice de presare și viteza de separare a mustului (fig. 2.3.).
,
unde p este presiunea specifică de presare, [Mpa].
Fig. 2.3. Dependența vitezei relative de separare a mustului p de presiunea specifică de presare (valori medii).
O influență deosebită asupra desfășurării procesului de presare o are viteza de variație a presiunii specifice în perioada de început. Pentru domeniul presiunilor subcritice se pot utiliza rezultatele prezentate în graficul din fig. 2.4.
Valoarea optimă a vitezei de separare a mustului se poate obține la presiunea de 0,5 Mpa, atunci când această presiune este atinsă după un interval de 9 min, sau la presiunea de 1,0 Mpa, atunci când această valoare este atinsă după un interval de timp de 10 min.
Fig. 2.4. Viteza de variație a presiunii specifice, la un hech = 5,3 cm.
S-au obținut următoarele relații de dependență a presiunii specifice față de durata presării:
pentru 0 5 min, p = 0,003125 2;
pentru 5 10,3 min, p = 0,01121 100,1893 .
Pentru intensificarea procesului de presare o mare importanță o are amestecarea boștinei (fig. 2.5.).
Fig. 2.5. Influența numărului de amestecări a boștinei, pentru obținerea unei cantități procentuale de must Q %:
1 – fără amestecare; 2 – cu două amestecări; 3 – cu patru amestecări; sortul struguri Cabernet; p = 0,5 Mpa.
Presarea fiind o operație de separare a unui sistem de faze solid – lichid, poate fi studiat pe baza asemănării cu filtrarea prin capilare. În acest caz, operația de presare poate fi exprimată prin relația:
,
în care: V – volumul de lichid separat, care trece prin capilare;
p – diferența de presiune aplicată;
d – diametrul porilor sau al vasului capilar;
– vâscozitatea lichidului;
l – lungimea porului care trebuie parcurs de lichidul separat;
t – durata aplicării presiunii.
2.8. Prelucrarea mustului
Mustul brut, obținut de la prelucrarea strugurilor, înainte de a fi trecut la fermentare, trebuie prelucrat și ameliorat, în cazul când îndeplinește sau nu îndeplinește condițiile normale, conform schemei tehnologice.
Prelucrarea mustului în esență cuprinde limpezirea lui, adică debarasarea mustului de impuritățile pe care le conțin: praf, pământ, fragmente de frunze uscate, rupturi de peliculă, micelii de ciuperci criptogamice, bacterii, săruri cuprice și arsenicale de la tratamentele viei etc., care se poate efectua prin mai multe procedee.
Limpezirea mustului
a) Limpezirea mustului cu bioxid de sulf. Aceasta constituie unul din cele mai folosite procedee de vinificație, deși poate produce unele dezavantaje, în cazul când se folosesc doze exagerate (producerea hidrogenului sulfurat, a gustului aspru iritant, împiedicarea fermentației malolactice).
Datorită multiplelor sale însușiri de antioxidant, antiseptic, limpezitor, dizolvant și decolorant și foarte bun conservant al aromei, bioxidul de sulf a dus la o cotitură radicală în tehnologia vinificației.
Bioxidul de sulf introdus în must sau vin are o acțiune antiseptică și conservantă, care se manifestă prin crearea unui mediu reducător (fixator de oxigen), împiedicând în acest fel activitatea unor microorganisme iubitoare de oxigen cum sunt bacteriile acetice și malolactic, mucegaiurile, drojdiile apiculate.
Dozele de SO2 pentru vinificația în alb. Astfel, la musturile provenite din struguri albi se vor folosi în funcție de concentrația în zahăr, temperatură și gradul de sănătate, următoarele cantități de bioxid de sulf:
– pentru strugurii sănătoși și la temperaturi de 15 – 20 oC (după conținutul în zahăr), doza este de 10 – 20 g/hl;
– pentru struguri alterați (după gradul de alterare, temperatură și conținutul în zahăr), doza este de 10 – 30 g/hl;
– în toamnele calde cu temperaturi peste 20 oC (după conținutul în zahăr și temperatură), doza este de 15 – 25 g/hl;
– în toamnele reci cu temperaturi sub 15 oC (după conținutul în zahăr și temperatură), doza este de 5 – 10 g/hl;
– în cadrul limitelor stabilite pentru musturile cu un conținut mai mic în zahăr se vor folosi doze mai scăzute de SO2 și din contră doze mai ridicate pentru musturile cu un conținut mai mare de zahăr.
b) Limpezirea mustului cu betonină și SO2. Un alt procedeu de limpezire a mustului înainte de fermentare, în special când strugurii sunt alterați, este tratarea combinată a mustului cu betonină și SO2. Mustul se tratează mai întâi cu doza respectivă de SO2, apoi cu betonină, aceasta din urmă fiind un bun stabilizator biologic și deproteinizator.
În mod practic strugurii alterați se vor trata înainte de zdrobire cu 15 – 20 g/hl SO2, apoi mustul cu 200 – 300 g/hl de betonină brută, care ușurează depunerea impurităților proteice.
Alte procedee de limpezire a mustului înainte de fermentare:
– Limpezirea prin frig. Frigul natural sau artificial este cel mai bun procedeu de limpezire a mustului.
La temperaturi sub 10 oC mustul se trage în butoaie sau cisterne metalice direct afară, iar a doua zi se trage de pe burbă în vase de fermentare în cramă. Pentru siguranță este bine ca mustul expus la frigul natural să fie sulfitat ușor cu o doză de 5 – 10 g/hl, pentru cazul când deburbarea nu se poate face imediat a doua zi.
Aplicarea frigului artificial este procedeul cel mai sigur pentru limpezirea mustului.
– Limpezirea prin centrifugare. Încercarea aparatelor de centrifugare în industria vinului, în special pentru limpezirea mustului nu a dat rezultate practice din cauza productivității lor reduse și din cauza oxidării exagerate a mustului.
De asemenea, aplicarea altor procedee de limpezire a mustului ca: cleierea cu diferite cleiuri, filtrarea cu tratament nu au dus la rezultate practice în special în producția mare.
Ameliorarea mustului. Calitatea mustului obținut este în funcție directă de calitatea strugurilor. Cum însă calitatea strugurilor nu corespunde întotdeauna condițiilor urmărite pentru anumite tipuri de vinuri, calitatea mustului obținut lasă de dorit, prezentând anumite deficiențe din punct de vedere al elementelor componente și al însușirilor organoleptice.
a) Ameliorarea mustului cu insuficiență de zahăr. Când strugurii nu ajung la maturitatea deplină, din care cauză mustul obținut nu îndeplinește condițiile minime în potențialul alcoolic, având o aciditate extrem de ridicată.
– Ridicarea potențialului alcoolic prin cupajarea cu musturi mai dulci. Un vin de masă calitativ trebuie să aibă în medie 10% volum alcool, care se obține dintr-un must cu cel puțin 17% zahăr. În cazul când mustul conține un procent de zahăr mai scăzut, atunci el se poate compensa fie prin cupajare cu musturi mai dulci, fie prin adăugare cu must concentrat la vinuri speciale;
– Ridicarea potențialului alcoolic prin adăugare de must concentrat.
b) Ameliorarea mustului cu aciditate scăzută. În anii călduroși, când strugurii intră în supracoacere, vinurile se obțin plate, puțin armonioase, sunt lipsite de fructozitate și se păstrează dificil. Pentru prevenirea acestor neajunsuri se pot lua unele măsuri tehnologice:
– Recoltarea strugurilor la momentul optim de coacere;
– Cupajarea mustului slab acid cu alt must mai acid obținut din strugurii recoltați mai timpuriu sau din alte soiuri mai acide;
– Adăugarea de acid tartric;
– Tratarea mustului cu rășini schimbătoare de ioni pozitivi (cationizarea), fiind procedeul cel mai ieftin de aplicat.
Rășină – (SO3H)2 (cationit) + CaCl2 = Rășină – (SO3)2Ca + 2HCl
c) Ameliorarea mustului cu aciditate prea ridicată. Deși aciditatea vinului se consideră un bun conservant al vinului, totuși când este în exces dă vinului un gust aspru, prea acid, lipsit de armonie și se învechește greu. Măsuri ce trebuie luate:
– întârzierea recoltării strugurilor;
– cupajarea mustului prea acid cu alte musturi mai puțin acide provenite din soiuri mai timpurii;
– tratarea mustului cu schimbători de ioni negativi, producându-se reducerea acidității titrabile și mărirea pH-ului mustului.
Rășină – Cl2 (anionit) + Na2SO4 = Rășină – SO4 + 2NaCl
d) Ameliorarea mustului din recolte avariate. În cazul recoltelor avariate de grindină, de mană, de oidium, mucegăite, împotmolite, se vor lua următoarele măsuri:
– recoltarea și prelucrarea strugurilor se va face rapid, folosind doze cât mai mari de SO2 chiar la zdrobire, iar separarea mustului de boștină se va face prin presare fără folosirea linurilor;
– mustul obținut se va trata cu SO2 și betonină;
– strugurii roșii, având culoarea distrusă și taninul redus, se vor vinifica în alb cu desciorchinarea obligatorie;
– colectarea acidării mustului prin cupajare sau prin alte metode.
2.9. Decantarea și desulfitarea mustului
Mustul ameliorat și tratat după limpezire se decantează și desulfitează.
a) Decantarea mustului. Prin decantare se înțelege tratarea mustului limpede de pe burbă, adică depozitul de impurități format în timpul limpezirii. Momentul decantării se stabilește prin stabilirea stratului de must limpede și a stratului de burbă groasă cu ajutorul unui furtunaș sau a sticlei de nivel anexat cisternei respective.
b) Desulfitarea mustului. Întrucât în majoritatea cazurilor limpezirea mustului se face cu SO2, la decantare trebuie îndepărtat excesul acestui antiseptic care poate jena fermentația. Aceasta se realizează cu aparate desulfitatoare cu ajutorul vacuumului la temperaturi moderate (35 – 40oC).
2.10. Fermentarea mustului
Factorii care condiționează fermentația alcoolică. Fermentația alcoolică este procesul principal de transformare a mustului în vin. Această transformare este condiționată de anumiți factori principali: temperatura, aerisirea, presiunea și antisepticii.
Temperatura. Mustul pus în condițiile optime de temperatură 18 – 24oC, începe evoluția sa de transformare în vin. Această evoluție se traduce prin dezvoltarea drojdiilor și transformarea enzimatică a zahărului în alcool și CO2.
În timpul fermentației, datorită descompunerii chimice a zahărului, temperatura optimă este depășită, ridicându-se în vasele de fermentație la peste 30 – 32oC, ceea ce duce la încetarea dezvoltării drojdiilor și începutul dezvoltării bacteriilor lactomanitice.
În cazul când temperatura este sub cea optimă (10 – 15oC) drojdiile alcoolice de asemenea își încetinează activitatea, dând vinuri cu fermentația neisprăvită, adică cu zahăr rezidual nedescompus, care constituie cauza nestabilității vinurilor de masă.
Măsurile menite să ridice temperatura până la cea optimă sunt următoarele:
– încălzirea localului de fermentare cu ajutorul caloriferelor, sobelor de teracotă sau a godinelor timp de câteva zile până la pornirea fermentației în vase;
– încălzirea unei părți din must până la 60oC, în cazane cositorite prin amestecare pentru a nu prinde arsură, apoi adăugarea mustului fierbinte în vasul cu must rece și amestecarea conținutului;
– trecerea mustului prin schimbătoare de căldură cu apă fierbinte fie a întregii cantități de must rece, fie a unei părți din must la o temperatură mai ridicată, apoi amestecarea cu restul de must rece;
– încălzirea mustului în vase cu ajutorul serpentinelor electrice speciale introduse chiar pe vrană care sunt cele mai convenabile în cazul vaselor mai mici.
Măsurile menite să scadă temperatura până la cea optimă:
– aerisirea îndelungată a localului de fermentare;
– stropirea cu apă rece a vaselor de fermentație;
– trecerea mustului în fermentație prin răcitorul tubular prin stropire cu apă rece de la condensator;
– răcirea mustului în cisterne cu ajutorul agentului de răcire cu circulație exterioară sau cu circulație interioară.
Aerisirea. Drojdiile alcoolice au nevoie de aer puțin, numai pentru dezvoltarea lor. Întrucât în timpul prelucrării strugurilor mustul încorporează o cantitate suficientă de oxigen, drojdiile nu au nevoie de accesul aerului exterior.
Prezența aerului în timpul fermentației alcoolice duce la înmulțirea excesivă a drojdiilor și reducerea activității lor enzimatice și deci și la scăderea gradului alcoolic final.
De aceea, mustul trebuie fermentat în condiții anaerobe, folosind anumite dispozitive, numite pâlnii de fermentație. Prin aplicarea pâlniilor de fermentație se împiedică pătrunderea aerului și bacteriilor în must și se permite degajarea CO2.
Presiunea. Deși la fermentația închisă se produce o presiune de câteva atmosfere, totuși aceasta nu împiedică activitatea normală a drojdiilor. Astfel la prepararea vinurilor spumoase naturale în sticle, presiunea se poate ridica până la 6–8 atm., fără ca drojdiile să fie jenate în activitatea lor.
O presiune mai ridicată de 15 – 20 atm. Nu ucide drojdiile, dar jenează înmulțirea lor și activitatea enzimatică.
Antisepticii și antibioticii. Întrucât în vinificație la prepararea vinurilor se face apel la folosirea bioxidului de sulf care exercită o acțiune fungicidă și bactericidă, prezența dozelor ridicate de acest antiseptic (peste 50 mg/l de SO2 liber) paralizează activitatea biologică a drojdiilor.
Cât privește antibioticii, aceștia de asemenea pot inhiba dezvoltarea normală a drojdiilor și activitatea lor enzimatică. Astfel, de exemplu, prezența Botrycinei în mustul provenit din struguri atacați de Botrytis cinerea, jenează activitatea biologică și prelungește fermentația peste termenele normale.
2.11. Învechirea vinului
În timpul păstrării și învechirii vinului au loc anumite transformări de ordin fizic, chimic, fizico – chimic și biologic. În funcție de compoziția chimică a vinului, cât și de condițiile ce I se asigură în timpul păstrării și învechirii are loc îmbunătățirea calității vinului.
Vinul, fiind un produs de transformare al mustului de struguri, trece prin anumite faze de dezvoltare și anume:
a) Faza de formare a vinului. Această fază începe îndată după terminarea fermentației tumultoase și durează până la efectuarea primului pritoc.
b) Faza de maturizare a vinului. În evoluția vinului această fază este cea mai importantă, având în vedere multitudinea factorilor care intervin la maturizarea lui. Acești factori sunt: oxigenul, procesele de oxidare și reducere, temperatura, tratarea termică a vinului, prezența fierului în vin etc.
c) Faza de învechire a vinului. În această fază vinul trebuie ferit de influența oxigenului, care va fi redusă la minim. În această fază vinul atinge maximum de calități, impunându-se sub raportul gustului, fineței, buchetului, catifelării, aromei și a aspectului plăcut (limpiditate desăvârșită, culoare aurie).
d) Faza de degradare a vinului. După ce vinul a atins maximum de calități în sticlă începe să piardă din valoarea sa calitativă, ajungând la faza de ,,bătrânețe” sau degradare. În general, vinurile albe se maturizează și se învechesc mai repede decât vinurile roșii. Durata de învechire în sticle a vinurilor albe ușoare, cu extract redus este de 1 – 6 ani, iar a vinurilor albe tari (13 – 15o), cu extract ridicat (16 –18 g/l), durata de păstrare poate fi de la 12 – 18 ani.
Formarea buchetului. Prin buchetul vinului se înțelege totalitatea substanțelor aromate ale vinului, care se datoresc mai multor factori: fizici, biologici și chimici.
1) Factorii fizici sunt legați de: însușirea unor soiuri de viță de vie de a produce struguri cu aromă specifică cum sunt: Tămâioasă, Sauvignon. Acești factori contribuie la formarea aromei de bază a vinului și care domină celelalte arome;
2) Factorii biologici sunt: rasele de drojdii folosite, preparatele enzimatice, fermentația alcoolică și malolactică, menținerea vinului pe drojdie etc., care duc la formarea așa-numitului ,,buchet de fermentație”;
3) Factorii chimici sunt: substanțele intermediare oxidante aflate în vin (taninul, culoarea, metale grele), influența oxigenului etc., care contribuie la formarea așa-numitului ,,buchet de învechire”.
2.12. Îngrijirea vinului
2.12.1. Umplerea golurilor în vasele cu vin
În tehnologia vinului o problemă importantă o constituie pierderile, care ridică considerabil prețul de cost al acestuia.
Cauzele formării golurilor în vase pline:
– pierderi prin evaporare la depozitare:
– degajarea de CO2 la vinurile noi;
– influența mărimii vaselor;
– influența temperaturii din localurile în care se păstrează vinurile;
– influența umidității din localurile în care se păstrează vinurile;
– pierderi prin evaporare la manipulare;
– pierderi prin evaporare la transport.
Pentru ca golurile din vasele cu vin să nu influențeze negativ asupra calității acestuia este absolut necesar ca aceste goluri să fie înlăturate prin facerea plinului și la timpul oportun.
Datele la care trebuie făcută umplerea golurilor la vasele cu vin depind de mai mulți factori: de natura și vârsta vinului, de temperatura localului de păstrare, de calitatea vaselor etc.
Vinul cu care se face umplerea golurilor la vasele cu vin trebuie să îndeplinească următoarele condiții:
-să fie de aceeași calitate, vârstă și culoare cu vinul care se umple;
-să fie sănătos și să nu conțină drojdii sau microorganisme care pot defecta vinul care se umple;
-în lipsa vinului corespunzător, se poate face plinul cu vin mai superior sau mai vechi, dar să aibă un gust neutru și să nu influențeze calitatea și caracteristicile vinului ce se umple
2.12.2. Pritocul vinului
Prin pritoc se înțelege tragerea vinului de pe drojdie sau depozitul pe care-l formează în decursul evoluției lui, precum și în urma aplicării unor tratamente de condiționare (cleiere, betonizare etc.).
a) Separarea vinului de pe drojdie. Îndată după fermentație, vinul nou începe să se limpezească, depunând la fund așa-numita ,,drojdie” care se compune din celule de drojdii propriu-zise, materii pectice, impurități mecanice etc. Aceste substanțe, în timpul fermentației se ridică în suspensie, datorită degajării bioxidului de carbon, iar după încetarea fermentației și a degajării CO2, se depun sub formă de drojdie, formând un depozit mai mult sau mai puțin voluminos.
b) Eliminarea bioxidului de carbon. După terminarea fermentației, vinul nou este încărcat cu CO2 dizolvat în el și care trebuie eliminat într-o anumită măsură, spre a permite ca vinul să capete volumul normal și să fie aerisit pentru încorporarea oxigenului în vederea oxidării substanțelor proteice, la vinurile sănătoase.
La vinurile predispuse la casare, precum și la cele care se dorește ca ele să rămână cu prospețime, aerisirea se face moderat, spre a păstra cantitatea necesară de CO2.
c) Eliminarea bioxidului de sulf și a altor mirosuri neplăcute. Acest mirosuri se îndepărtează prin mișcarea vinului, prin aerisire și eventual prin betonizare și cleiere.
d) Încorporarea oxigenului necesar învechirii. Vinurile destinate condiționării rapide, precum și vinurile destinate învechirii au nevoie de încorporarea oxigenului, în special la primul pritoc, cu scopul coagulării substanțelor proteice și pectice, precum și pentru accelerarea învechirii și formării gustului respectiv.
2.12.3. Extragerea vinului din drojdie
Cum drojdia deține o cantitate apreciabilă de vin, după terminarea pritocului se procedează la extragerea vinului din drojdie, care se poate face prin anumite procedee:
– Limpezirea naturală a drojdiei și separarea vinului. Drojdia din masa vinului se limpezește în mod natural, vinul limpede trebuie tras cu atenție cu pompa prin sifoane caz în care se poate trage de pe drojdie 80 % din vinul pe care-l conține;
– Presarea drojdiei în saci cu presa Wilmes. Se folosesc saci de doc, care se umplu pe jumătate și se așează în presă de-a lungul cilindrului;
– Filtrarea drojdiei lichide. Valorificarea drojdiei lichide se face prin filtrare sub presiune.
2.13. Condiționarea vinului
2.13.1. Cupajarea vinului
Prin cupajare se înțelege combinarea a două sau mai multe vinuri cu anumite calități individuale în vederea completării reciproce și obținerea unui produs cu anumite însușiri gustative.
Scopurile cupajării:
– Obținerea partizilor omogene de vinuri. Dat fiind diversitatea mare de soiuri de viță și deosebirile pedoclimatice, se impune obținerea de partizi mari de vin omogenizat;
– Împrospătarea vinurilor îmbătrânite. Unele vinuri nu pot fi valorificate la timp, continuând să rămână în vase ajung astfel în declin. Ele nu pot fi desconsiderat, datorită faptului că sunt bogate în buchet și catifelate, fiind folosite la îmbunătățirea vinurilor noi crude;
– Încadrarea gradului alcoolic. În general se obțin vinuri cu grade alcoolice variate, care trebuie încadrate într-o categorie sau tip de vin. Această încadrare nu se poate face izolat, ci numai pentru un grup de vinuri și în anumite proporții, spre a putea obține calitatea sau tipul de vin căutat.
– Corectarea acidității. Aciditatea corespunzătoare tipului respectiv de vin, completează armonia gustului și calității vinului.
– Ameliorarea gustului. Gustul sau însușirea băuturii de a satisface pofta și plăcerea consumatorului, joacă rolul principal. În funcție de acesta trebuie pregătite vinurile care sunt cerute de consumatori;
– Tipizarea culorii vinului. Vinurile din depozit au întotdeauna o culoare variată. Vinul finit însă, trebuie să aibă o culoare precisă, stabilă, caracteristică tipului de vin (alb, roz, roșu) și podgoriei din care face parte.
2.13.2. Limpezirea vinului prin filtrare
Un vin bun, pe lângă calitate, trebuie să fie limpede. Limpeditatea este primul factor, care asigură calitatea vinului. De aceea, vinurile, ce se pun în vânzare, trebuie să fie limpezi. Limpezirea vinului se poate realiza pe două căi: prin filtrare și prin cleiere.
Operația filtrării se bazează pe principiul lui Poiselle, adică a trecerii vinului printr-o substanță poroasă capabilă de a reține părțile solide. Cu cât substanța poroasă este mai deasă, cu atât gradul de strecurare este mai perfect. De aceea la începutul filtrării substanța poroasă trebuie trecută de câteva ori prin filtru pentru a forma un strat filtrant perfect, capabil să rețină cele mai minuscule impurități și chiar cristalele de bitratat de potasiu și microorganismele.
Pentru ca porii stratului filtrant să funcționeze normal, ei trebuie să aibă un diametru de la 1 și până la 0,01 mm pe o lungime cât mai mare, pentru a reține cât mai perfect impuritățile.
Filtrarea prezintă următoarele avantaje: se poate aplica la orice tip de vin; se efectuează rapid și cu pierderi relativ mici; este un mijloc eficient de separare a substanțelor folosite la cleiere; asigură nu numai limpiditatea, dar și sterilizarea vinului, dacă se recurge la membranele filtrante. Filtrarea se poate efectua în orice anotimp al anului, la orice temperatură și face parte integrantă la îmbutelierea vinului.
Se filtrează vinurile brute la diferite etape tehnologice, vinurile tratate înainte de îmbuteliere etc. Alegând corect materialele filtrante, în funcție de particularitățile vinului, cantitatea și proprietățile depozitului, se poate obține un efect destul de bun. Relativ greu se filtrează lichidele vâscoase, care conțin o cantitate mare de masă dispersă ce formează pe suprafața materialului filtrant un strat lipicios deformabil care cauzează reducerea considerabilă a porilor materialului filtrant.
Ca proces, filtrarea poate fi caracterizată prin viteza de filtrare, care constituie volumul de lichid ce trece prin unitatea de suprafață a mediului filtrant într-o unitate de timp și se exprimă în m3/hm2. Viteza de filtrare depinde direct de diferența de presiune creată între cele două fețe ale stratului filtrant. Diferența de presiune la care este atinsă viteza de filtrare maximă se numește diferență de presiune critică. Viteza de filtrare mai depinde de rezistențele întâmpinate de vin la trecerea prin porii stratului filtrant și vâscozitatea dinamică. Influența acestor factori poate fi exprimată prin ecuația:
în care: dv/Sdt – viteza de filtrare (m3/sm2);
P – diferența de presiune (N/m2);
v – volumului filtrantului (m3);
S – suprafața de filtrare (m2);
t – durata filtrării (s);
– vâscozitatea dinamică a vinului (Ns/m2);
R1 – rezistența stratului filtrant (l/m);
R2 – rezistența stratului depus pe suprafața materialului filtrant (l/m).
Fig. 2.6. Varierea vitezei de filtrare în dependență de presiune
Materiale folosite pentru filtrare. Ținând cont de faptul că vinul este o băutură alimentară, materialele filtrante folosite în practica vinicolă trebuie să corespundă următoarelor cerințe, indiferent de proveniența sau natura lor chimică; să nu se dizolve în vin (deci să nu transmită vinului nici un fel de gust sau miros străin); să posede proprietăți de absorbție cât mai ridicate (deci să fie cât mai poroase); să-și păstreze structura poroasă la presiuni mari; să aibă o rezistență mecanică suficientă; să opună o rezistență hidraulică redusă spre a nu micșora viteza de filtrare; să fie acceptabile din punct de vedere economic.
În corespundere cu cerințele indicate mai sus, în industria vinicolă în calitate de materiale filtrante se aplică: celuloza, azbestul, praful de diatomit (kieselgurul), perlita, plăcile filtrante, țesăturile filtrante naturale și sintetice, membranele filtrante.
Proprietățile fizico-chimice ale kieselgurului:
Substanță uscată: 98 %;
Pierderi la calcinare: 0,1 %;
Fier: absent;
Cupru: absent;
Zinc: absent;
Argon: absent;
Potasiu: 0,001 %;
Magneziu: 0,001 %;
Grad de hidratare (creșterea în volum la contactul cu apa): 30 %;
Mărimea granulelor:
– 0,05 – 0,1 m super fin ([NUME_REDACTAT]);
– 0,11 – 0,25 m fin ([NUME_REDACTAT]);
– 0,25 – 0,35 m grosier ([NUME_REDACTAT]).
Pentru cartoanele filtrante – suport pentru depunerea kieselgur-ului: S.A.
greutate: 3,6 mm
densitate: 0,38 g/cm3
debit maxim: 2000 l/hm2
diametrul găurilor: 0,3 – 0,5 m
Capitolul III
3. Procesul de presare a strugurilor
Unele produse agroalimentare conțin însemnate cantități de apă, în care se găsesc dizolvate sau în suspensie foarte multe substanțe. Aceste lichide, sub forma unor sucuri de fructe, pot fi extrase din produsele vegetale prin operația tehnologică de presare.
Sub influența unor forțe de presare asupra țesuturilor vegetale, se eliberează sucul intracelular și o parte din cel intercelular, obținându-se sucuri naturale din fructe (must și suc din struguri).
Pentru extragerea sucului din mustuiala pregătită, sunt folosite mai multe metode: presarea, centrifugarea, difuzia.
Cea mai răspândită metodă este presarea, adică comprimarea din toate părțile a boștinei pe baza presiunii exterioare, creată în utilaje mecanice speciale – prese. La presare, mustul trece prin porii boștinei, învingând rezistența acestora, iar masa solidă se tasează. În procesul de presare a boștinei scurse are loc comprimarea particulelor de pieliță și semințe sub acțiunea forței de presare. La începutul procesului, mustul se scurge mai mult prin spațiile dintre particulele de boștină, iar după deformarea acestor particule mustul se scurge și prin capilarele care se formează în structura interioară poroasă. În cazul general, scurgerea mustului prin canalele dintre particulele de boștină și prin capilarele din interiorul acestor particule are loc în același timp.
La presare, are loc distrugerea celulelor boabelor, zdrobirea pieliței, iar în unele cazuri nefavorabile, zdrobirea prin frecare a semințelor fructului. De aceea, în mustul de presă există o anumită cantitate de burbă, substanțe tanante ș.a. Conținutul lor variază în funcție de soiul și calitatea strugurilor, regimul procesului de zdrobire și presare a boștinei și, de asemenea, depinde de tipul vinului pentru care este destinat produsul.
Procesul de extragere a mustului prin presare este studiat prin analogie cu mișcarea lichidului incompresibil în mediul poros deformabil. Experimental, s-a constatat că mișcarea lichidului, în acest caz, are caracter laminar.
În procesul presării se obține must de fracțiunile I, II, III și tescovină.
Desfășurarea procesului de presare a boștinei depinde de viteza de deplasare a mustului prin canalele de drenaj sub acțiunea presiunii din materialul masei presate. Eficiența presării este determinată nu numai de mărimea presiunii și durata procesului, dar și de proprietățile boștinei: suprafața secțiunii și lungimea canalelor de drenaj din interiorul ei, caracteristicile reologice, vâscozitatea mustului.
Referitor la aceasta, se apreciază că o importanță deosebită o are modalitatea de pregătire a materiei prime pentru presare. Procesele secundare care favorizează inactivarea biologică a celulelor boabelor (distrugerea structurii lor) înlesnesc și accelerează eliminarea mustului la presare de 1,2-1,4 ori în comparație cu presarea boștinei netratate.
Aceste procese secundare sunt completate de sulfitarea boștinei, de tratarea ei cu preparate enzimatice, prin căldură, prin curent electric, de fermentare parțială, în prealabil, a boștinei.
Un important factor tehnologic care influențează viteza de separare a mustului este umiditatea tescovinei care iese de la presă și care nu trebuie să depășească 55-56 %, mai ales la presele cu acțiune continuă.
La presare, mustul din boștină se separă neuniform. În prima perioadă procesul se desfășoară rapid, ulterior viteza lui scade brusc, stabilindu-se în final la o valoare mică. Eliminarea mustului din boștina încărcată în presă depinde de mărimea presiunii, grosimea stratului, temperatura boștinei, conținutul inițial de must din ea, caracterul structurii celulare a particulelor de pieliță, precum și gradul său de distrugere la prelucrarea în prealabil. Deasemenea, în mare măsură, depinde de viteza de creștere a presiunii parțiale exercitate asupra boștinei.
O influență deosebită asupra desfășurării procesului de presare o are viteza de variație a presiunii specifice în perioada de început.
Valoarea optimă a vitezei de separare a mustului se poate obține la presiunea de 0,5 MPa, atunci când această presiune este atinsă după un interval de nouă minute sau la presiunea de 1,0 MPa, atunci când această valoare este atinsă după un interval de timp de zece minute.
Creșterea rapidă a presiunii de lucru în procesul presării boștinei din struguri nu este admisă, deoarece ea conduce la comprimări locale, la șocuri hidraulice, la creșterea diferenței de presiune între straturile boștinei și peretele despărțitor. Acest lucru conduce, la rândul său, la îmbogățirea mustului cu burbă și substanțe fenolice, fără să conducă însă la micșorarea timpului total de separare a mustului. Presarea boștinei la creșterea rapidă a presiunii (50-100 kPa/min) mărește viteza de eliminare a mustului de la începutul procesului, pe când viteza medie a întregului ciclu de presare este mai mică și mustul se îmbogățește cu burbă.
Au fost realizate anumite studii privind influența parametrilor geometrici și dinamici ai procesului de presare a boștinei din struguri asupra vitezei și calității mustului, iar experimentele pentru determinarea dimensiunilor optime ale orificiilor în suprafețele de drenaj ale preselor au arătat că mărirea diametrului orificiilor la presele cu coș sau presele cilindrice în limitele 1-6 mm nu conduce la creșterea vitezei de separare a mustului. Dacă diametrul orificiilor este mai mare de 3 mm, indiferent de presiunea specifică de presare, calitatea mustului de presă se înrăutățește în urma pătrunderii în must a semințelor. Valoarea optimă a diametrului orificiilor pentru organul perforat de lucru al preselor este de 2 mm.
De remarcat că, pentru a preîntâmpina astuparea orificiilor, se alege o formă conică a acestora, deși, din punct de vedere tehnic, este mai simplu de realizat aceste orificii de formă cilindrică, în trepte (la suprafața exterioară a cilindrului diametrul lor este de 4 mm). S-a constatat că schimbarea formei orificiilor suprafeței de drenaj (rotundă, pătrată, eliptică) nu influențează viteza de separare a mustului.
Schimbarea secțiunii utile a orificiilor suprafeței de drenaj a organului de lucru al presei (numărul de orificii pe unitatea de suprafață), în limitele 5 – 17% (fără a lua în considerare factorul de astupare a orificiilor cu boștină) nu conduce la mărirea vitezei de separare a mustului.
Mărimea totală a secțiunii utile recomandată este de 5 – 8 %, ținându-se cont și de o anumită rezervă, care ia în considerare astuparea parțială a orificiilor în timpul presării.
Dificil de rezolvat este și stabilirea influenței grosimii stratului de boștină asupra procesului de separare a mustului. Cercetătorii care s-au ocupat de această problemă nu au găsit o soluție unică. Totuși, s-a introdus noțiunea de grosime echivalentă a stratului, utilizându-se, prin aceasta, raportul dintre volumul boștinei în organul de lucru al presei și suprafața de drenaj, care cuprinde acest volum.
La micșorarea bruscă a grosimii stratului de boștină (presarea în strat subțire), mărirea vitezei de separare a mustului nu este compensată de scăderea bruscă a capacității utile a presei, motiv pentru care presarea în strat subțire este rentabilă numai în presele cu pachete.
Pentru intensificarea procesului de presare o mare importanță o are amestecarea boștinei. Neurmărind accelerarea considerabilă a procesului la amestecarea boștinei, se apreciază, din punct de vedere tehnologic, că amestecarea, de multe ori, nu este rațională, deoarece este însoțită de mărirea conținutului de burbă și substanțe tanante în mustul de presă. În afară de aceasta, la presele cu acțiune periodică, amestecarea este legată, de multe ori, de mari cheltuieli de manoperă și timp, iar la presele cu acțiune continuă – de dificultăți constructive (la presele cu șnec moderne se face o singură amestecare).
Presarea, fiind o operație de separare a unui sistem de faze solid – lichid, poate fi studiată pe baza asemănării cu filtrarea prin capilare. În acest caz, operația de presare poate fi exprimată prin relația:
V =,
în care: V este volumul de lichid separat, care trece prin capilare; p – diferența de presiune aplicată; d – diametrul porilor sau al vasului capilar; – vâscozitatea lichidului; l – lungimea porului care trebuie parcurs de lichidul separat; t – durata aplicării presiunii.
Analiza acestei relații arată că operația de presare poate fi influențată prin mărimea parametrilor p, d și t , respectiv prin micșorarea lui l și .
Operația de presare a sistemului solid – lichid este caracterizată prin coeficientul de presare Kp stabilit cu relația:
Kp = ,
în care: V1 – volumul de material înainte de presare, m3; V2 – volumul de material după presare, m3.
Factorii care influențează operația de presare sunt:
– consistența materiei prime;
– grosimea stratului de material;
– structura stratului de presare;
– gradul de mărunțire;
– variația în timp a presiunii.
3.1. Cerințe specifice impuse preselor
Utilajului pentru presare și reglare a umidității îi sunt impuse o serie de cerințe tehnice și tehnologice. Cele mai importante dintre ele sunt următoarele:
– să asigure separarea unui procent cât mai mare de suc, iar calitatea acestuia să fie cât mai bună;
– organele active ale presei să execute o presare uniformă, continuă și progresivă a produsului dispus în strat subțire și pe o suprafață mare, astfel încât presiunea pe unitatea de suprafață să aibă o valoare cât mai scăzută;
– organele active nu trebuie să distrugă semințele sau pielițele;
– să lucreze rapid, pentru ca boștina și mustul să vină cât mai puțin în contact cu aerul și cu metalele care intră în construcția presei, evitând astfel oxidarea mustului;
– părțile metalice care vin în contact cu materialul care se prelucrează să fie bine protejate împotriva acțiunii corosive a acizilor din suc, astfel încât, în timpul presării, conținutul de fier în must să nu depășească valoarea de 4 mg/l;
– să fie economice, fără să necesite o forță motoare prea mare la o funcționare normală;
– să asigure colectarea musturilor pe categorii, după gradul de presare al materialului;
– să poată fi ușor încărcate și descărcate.
La alegerea unei prese se mai poate ține cont și de alte criterii, cum ar fi: ușurința accesului în toate zonele interne ale presei, ușurința curățirii complete și asigurării condițiilor de igienă, întreținerea simplă a tuturor părților mecanice.Alegerea unei prese este totdeauna un compromis între calitățile tehnologice (cantitate mică de depuneri, contact neînsemnat cu aerul, presare rapidă) și avantajele economice (cost redus, productivitate și randament mari, economie de timp și de personal).
Presele sunt utilaje care, prin aplicarea unei forțe de compresie, servesc la extragerea mustului sau vinului din boabele de struguri întregi sau vinului din boabele de struguri întregi sau zdrobite, nefermentate, macerate sau fermentate.
Cu siguranță, presele au o existență milenară. În muzeele viti-vinicole se găsesc prese din lemn la care presarea se realizează cu ajutorul unei pârghii, care este relativ lungă pentru ca presarea să se facă cu o forță mai mare. Presele cu șurub din lemn au apărut după aceea, iar cele cu șurub metalic au o vechime ce nu se poate măsura decât în secole.
Există, în prezent o sumedenie de tipuri de prese pentru struguri de diverse fabricații, bazate pe principii diferite și cu randamente în must foarte diferite. Este însă foarte important că nu numai randamentul în must este foarte diferit ci, mai ales, calitatea mustului rezultată la presare este foarte diferită, astfel că vom judeca diversele tipuri de presă mai ales după calitatea ce se poate obține la mustul de presă.
3.1.2. Clasificarea preselor
Este relativ dificil de făcut o clasificare atotcuprinzătoare a preselor, deoarece diversitatea lor este foarte mare. Ele au forme diferite, funcționează pe principii diferite, au moduri diferite de lucru și, implicit, randamente și calități ale mustului foarte diferite.
Sunt unele tipuri de prese care au ieșit din uz, deși la lansarea lor pe piață au fost invocate o serie de avantaje, ca de exemplu presa cu bandă.
Presele folosite în unitățile vinicole pot fi clasificate astfel:
1) După structura ciclului de lucru:
– cu acțiune periodică
– cu acțiune continuă
2) După metoda de formare a presiunii de presare:
a) cu acțiune periodică :
– mecanică
– mecano – hidraulică
– pneumatică
– hidraulică
b) cu acțiune continuă:
– mecanică
– mecanică – centrifugală
3) După așezarea organului de lucru:
– verticale
– orizontale
Această schemă a clasificării preselor nu cuprinde toată diversitatea de soluții constructive.
La un regim corect al presării, mustul obținut la presele cu acțiune periodică are o calitate superioară, în aceasta constând și unul dintre avantajele acestor prese față de cele cu acțiune continuă.
Dintre dezavantajele preselor cu acțiune discontinuă putem aminti: productivitate scăzută, gabarit mare, cheltuieli de exploatare mari și anumite probleme la racordarea cu mașinile cu acțiune continuă.
Presele cu acțiune continuă nu prezintă aceste neajunsuri, dar calitatea mustului obținut este mai scăzută. Acest lucru este determinat de presarea mai intensă a părților solide ale boabelor (pielița și semințele) și, de asemenea, de frecarea organului de lucru cu boștina, ceea ce duce și la mărirea conținutului de burbă în must, a substanțelor tanante, a fierului.
Presele, indiferent de tipul lor, conțin următoarele părți principale: batiul, recipientul pentru boștină – coș (la presele cu acțiune periodică), tambur sau cilindru (la presele cu acțiune continuă), mecanismul de strângere sau presare, recipient pentru must și mecanism de acționare.
De forma, mărimea și construcția recipientului pentru boștină depind, în mare măsură, durata și cantitatea presării. Coșul și tamburul trebuie să reziste la presiuni înalte și, în același timp, să asigure scurgerea liberă a mustului.De aceea, se dă prioritate coșurilor rotunde față de cele dreptunghiulare, deoarece, la secțiunea rotundă a coșului, lungimea traseului pentru must este aceeași în toate direcțiile, pe când la cele dreptunghiulare, datorită formei lor, tescovina din colțuri rămâne umedă.
Cu cât este mai mic diametrul coșului, cu atât mai bine se desfășoară scurgerea mustului. Din punct de vedere al tehnicii presării, înălțimea coșului (lungimea lui) are o importanță mai mică decât diametrul.
Scurgerea mustului are loc, în cea mai mare parte, în direcția pereților coșului și numai parțial în direcția fundului coșului. În această privință, presele orizontale au anumite priorități. Presele mecanice au o productivitate scăzută (de la 0,4 până la 1,2 t/h).
Aceste prese considerate a fi depășite din punct de vedere tehnic, sunt folosite doar când se prelucrează cantități mici de struguri. Presele hidraulice se deosebesc de cele mecanice prin faptul că au acționare hidraulică care permite crearea unei presiuni specifice mult mai mari.
3.1.4 Dispozitive de reglare a umidității tescovinei în prese
La presele moderne și, în special, la cele cu șnec, reglarea umidității tescovinei este realizată cu ajutorul unor dispozitive de blocare. De corectitudinea alegerii regulatorului și a regimului său de lucru depind stabilitatea în lucru a presei, mărimea pierderilor de produs, productivitatea efectivă a presei, indicii de exploatare ai presei (numărul persoanelor care deservesc utilajul, cheltuielile pentru activitatea manuală) și alți indicatori.
Dispozitivele de reglare a umidității pot fi clasificate după criteriul constructiv în: regulatoare cu clapetă și regulatoare cu dispozitiv de blocare conic; după modul de acționare asupra dispozitivului de blocare în: regulatoare mecanice și regulatoare hidraulice. La acționarea mecanică se folosesc pârghii cu greutăți demontabile, arcuri, șuruburi cu piuliță culisantă.
La acționarea hidraulică se folosesc cilindri hidraulici cu acțiune simplă și dublă. În prezent sunt propuneri pentru regulatoare automate. Pentru reglarea umidității tescovinei pot fi folosite: intensitatea curentului motorului de acționare, umiditatea tescovinei care iese din presă, presiunea radială a boștinei în camera de presare, efortul axial al arborelui principal al presei.
3.2. Tipuri constructive de prese
3.2.1. Presele cu acțiune discontinuă
Prese discontinue orizontale
Schemele tehnologice ale principalelor variante constructive de prese discontinue orizontale sunt prezentate în figura …
Scheme tehnologice ale preselor discontinue orizontale:
a – presa mecanică orizontală cu acțiune dublă;
b – presa mecanică cu acțiune simplă;
c – presa hidraulică cu acțiune simplă;
d – presa hidraulică orizontală cu acțiune dublă;
e – presa pneumatică-mecanică;
f – presa pneumatică orizontală, cu burduf.
1- cadrul metalic al presei;
2- platouri de presare (fixe sau mobile);
3- sistem de acționare a platourilor (mecanic sau hidraulic);
4- colectoare de must (respectiv de tescovină).
În general, presele orizontale au tambure de presare de capacitate mare (2000 – 4000 l), fiind destinate separării mustului din mustuiala desciorchinată sau nedesciorchi-nată, la obținerea vinurilor albe curente sau superioare.
Presarea mustuielii, cu toate tipurile de prese orizontale, se face în trei sau cinci faze, în funcție de natura și starea materiei prime. Între presări, mustuiala este destrămată, fie cu ajutorul unor organe speciale de destrămare cum sunt cercurile metalice legate între ele cu lanțuri, fie prin acționarea combinată a mișcării de rotație a tamburului de presare și a vidului creat în centrul tamburului, respectiv prin evacuarea aerului la presele pneumatice.Până în prezent, cele mai bune rezultate s-au obținut cu presele orizontale pneumatice, care asigură un randament mare de transformare a strugurilor în must, evită contactul mustuielii cu suprafețele metalice oxidabile și asigură o presare progresivă și elastică.
Presele orizontale discontinue prezintă posibilitatea de automatizare a comenzilor și, în mai multe cazuri, sunt prevăzute cu limitatoare de presiune, programatoare de timp, limitatoare de cursă care ușurează munca de supraveghere și reduc necesarul de personal pentru deservire.
Ca dezavantaje ale tipurilor existente de prese orizontale se remarcă faptul că aproape toate au masa mare, mobilitate redusă, consum ridicat de material de construcție pe tona de produs finit obținut și un consum ridicat de forță de muncă pentru deservire în timpul lucrului.
Procentul mediu de must obținut cu presele orizontale este cuprins între 78 și 81%, la presiuni de lucru ale instalației hidraulice sau mecanice de 210 – 290 daN/cm2, respectiv de 5 – 6 daN/cm2 în instalația pneumatică. Presiunea preselor, în funcție de capacitatea exercitată la suprafața stratului de tescovină, este de 5 – 6 daN/cm2, valoare care are o influență deosebită asupra calității mustului separate, în timp ce la celelalte variante de prese orizontale presiunea ajunge până la 12 – 14 daN/cm2.
3.2.2.Prese mecanico-hidraulice
Un exemplu de presă mecanico-hidraulică este presa de tip PSMH-3,4 destinată separării mustului din mustuiala scursă și desciorchinată sau nedesciorchinată, în vederea obținerii vinurilor albe, curate și superioare. Se mai poate folosi și pentru separarea mustului de mustuiala nescursă, însă cu o productivitate scăzută.
Presa se compune din: tambur de presare, dispozitiv de presare, dispozitiv de destrămare a tescovinei, dispozitiv de colectare și evacuare a mustului și tescovinei, mecanism de acționare și cadrul pompei.
Pot fi efectuate trei până la cinci presări, în funcție de starea mustuielii; ultima presare se face cu ajutorul platoului hidraulic. Tamburul are o rotație de 4 rot/min.După al cincilea ciclu de presare, cantitatea de must care se mai poate obține este foarte mică, de aceea continuarea presării nu mai este rentabilă.
Indicii calitativi obținuți cu presa mecano-hidraulică sunt satisfăcători; la această presă, mustuiala vine în contact cu suprafața axului filetat care trece prin centrul tamburului și cu organele speciale de destrămare, de tip cu cercuri metalice legate de lanțuri, care constituie o sursă importantă de îmbogățire în fier a mustului, iar valoarea aportului de fier în must datorită contactului acestuia cu părțile metalice ale presei este mare.
3.2.3. Presa mecanico-hidraulică PSMH-3.4:
1-tambur de presare; 2-ax longitudinal filetat; 3-platou mecanic pentru presarea mecanică; 4-platou metalic pentru presarea hidraulică; 5-cilindru hidraulic; 6-piston; 7-arc de reducere a platoului hidraulic; 8-inele metalice; 9-lanțuri pentru destrămarea tescovinei; 10,20-motor electric; 11-roată de curea; 12-roată dințată antrenare tambur; 13-ax longitudinal; 14-coroană dințată; 15-mecanism cu excentric; 16-bielă; 17-pompă cu piston; 18-robinet scurtcircuitare pompă; 19-rezervor fluid de lucru; 21-reductor mecanic; 22-melc transportor evacuare tescovină; 23-mecanism de deplasare jgheab colectare must; 24-circuit fluid de lucru.
Caracteristici tehnice:
– capacitatea tamburului – 3500 l;
– procentul mediu de must obținut din struguri este de 79%;
– productivitatea raportată la timpul operativ total este de 2,3 t/h struguri;
– presiunea hidraulică de lucru – 21 MPa;
– presiunea asupra stratului de tescovină, la presarea mecanică, este de 0,3-0,4MPa, iar la cea hidraulică de 1,2 MPa;
– turația tobei este cuprinsă între 4 – 9 rot/min.
3.2.4.Prese pneumatice orizontale
Presa pneumatică orizontală PPS – 2,3, cu acțiune discontinuă, este folosită în special în liniile de vinificație destinate obținerii vinurilor superioare și celor de marcă și a căpătat o largă extindere, tinzând să înlocuiască presele mecano-hidraulice PSMH – 3,4.
Schema tehnologică a presei pneumatice PPS-2,3:
1-cadru din profiluri metalice; 2-tambur (din oțel inoxidabil) cu orificii dreptunghiulare; 3-capace pentru alimentarea și descărcarea boștinei; 5-nervuri de rigidizare a tamburului; 6-burduf din cauciuc; 7-discuri de fixare a burdufului; 8-racord pentru instalația pneumatică; 9-racord de evacuare aer comprimat; 10-compartiment (jgheab) pentru must; 11-jgheab de evacuare pentru tescovină; 12-melc evacuare tescovină; 13-mecanism cu lanț pentru deplasarea compartimentelor 10 și 11.
Presa pneumatică pentru struguri PPS – 2,3 este de tip orizontală cu acțiune discontinuă și cu destrămare liberă a tescovinei. Acest utilaj are următoarele componente principale: cadrul presei, tamburul rotativ, apărători laterale, jgheaburi pentru evacuarea mustului și a tescovinei, dispozitiv de manevrare a jgheaburilor, grup de acționare a tamburului, grup de acționare a melcului de tescovină, mecanism de frânare a tamburului, instalație de aer comprimat.
Ciclul de presare este prezentat în figura următoare și se desfășoară astfel:
– mustuiala, provenită de la scurgător , este introdusă în tamburul rotativ prin gura de alimentare și distribuită uniform (manual) pe întreaga lungime a acesteia. După umplere se montează cele șase capace , care se fixează cu ajutorul zăvoarelor de închidere. Pentru repartizarea uniformă a mustuielii în jurul burdufului de cauciuc, tamburul este pus în mișcare cu ajutorul grupului de antrenare. Rotirea tamburului produce o scurgere abundentă de must fără a fi necesară umflarea burdufului (fig.a).
Modul de funcționare a presei pneumatice PPS – 2,3
– când scurgerea mustului se încetinește, prin deschiderea robinetului de intrare a aerului comprimat, se introduce aer în burduf. Rotirea este continuă până ce presiunea indicată de manometrul de control atinge valoarea de 0,4 daN/cm2. La această presiune, mustuiala este deja imobilizată, prin mărirea volumului burdufului între peretele interior al tamburului rotativ și peretele exterior al burdufului. Presarea continuă fără rotirea tamburului,până la presiunea de 6 daN/cm2 (fig.b). La această primă presare, când mustuiala are încă un conținut mare de must din cauza scurgerii abundente, care are loc în special în prima perioadă a presării, este necesar ca, atunci când scurgerea devine excesivă, să se oprească intrarea aerului în burduf; când scurgerea se diminuează, se continuă presarea. Mustul obținut se scurge în jgheabul de must, de unde printr-un ștuț cu furtun este trimis prin cisternele de colectare;
– după ce scurgerea mustului a încetat, se trece la prima afânare a mustuielii (fig.c). În acest scop, se golește burduful de aer prin deschiderea robinetului de golire și se pornește grupul de antrenare al tamburului. Dezumflarea burdufului crează un vid parțial în interiorul cilindrului de mustuială format prin presare. Sub acțiunea combinată a presiunii atmosferice, care se exercită pe suprafața exterioară a cilindrului de mustuială, a vidului parțial creat în interiorul acestuia și a rotirii tamburului, mustuiala presată se destramă și se afânează fără a fi nevoie să se intervină cu un sistem special de destrămare. Operația de afânare se execută rapid, de aceea mustuiala este mai puțin expusă oxidării;
– după afânare se trece la o nouă presare, repetându-se operația de patru sau cinci ori până la epuizarea întregii cantități de must din mustuială (fig.d);
– după ultima destrămare și afânare a tescovinei se deschid primele trei capace din față ale tamburului, se deplasează compartimentul jgheabului de evacuare a tescovinei în dreptul deschiderii dintre cele două apărători laterale și se rotește presa (fig.e). Prin cele trei guri deschise, tescovina afânată cade în jgheab, unde este preluată de către melcul transportor și evacuată prin partea din spate a presei. Când cantitatea de tescovină care cade din tambur începe să se diminueze, se oprește rotirea tamburului și se scot și celelalte capace, după care se continuă rotirea până la golirea totală.
După evacuarea totală a tescovinei se oprește melcul transportor și se aduce sub tambur compartimentul pentru must. Tamburul rotativ se așează cu gura de alimentare în sus, după care se reia ciclul de lucru.
Caracteristici tehnice ale presei PPS – 2,3:
– capacitatea tamburului de presare este de 2300 l ;
– procentul mediu de must obținut din struguri este între 68 – 81 %;
– productivitatea (la timpul operativ real) este de 2,2 t/h struguri;
– grosimea stratului de tescovină după presare este cuprinsă între 40 – 80 mm;
– presiunea de lucru este între 0,5 – 0,6 MPa.
Din punct de vedere al indicilor calitativi de lucru, se menționează că acest tip de presă realizează indicii superiori celor obținuți cu presa mecano-hidraulică, datorită faptului că:
– materialul este imobil în timpul presării, evitându-se astfel frecarea acestuia de pereții tamburului rotativ;
– realizează o presiune specifică scăzută, cu toate că forța totală de presare exercitată asupra mustuielii este mult mai mare decât în cazul preselor mecano-hidraulice și volumul mustuielii supus presării este cel mai mic;
– presarea se realizează progresiv;
– elasticitatea burdufului din cauciuc menajează produsul;
– destramă rapid tescovina fără intervenția unor organe speciale care să provoace fărâmițarea materialului (spargeri de semințe, fragmente de pielițe);
-aportul de fier rezultat la trecerea mustuielii prin presă nu depășește valoarea de 1 mg/l. Presa realizează un procent mediu de must, superior față de alte tipuri de presă, cu toate că presiunea exercitată este mică de 0,5 – 0,6 MPa, datorită faptului că prezintă:
– o suprafață mare de presare;
– grosime mică a stratului de tescovină;
– presiunea se exercită radial, pe direcția și în sensul de scurgere al mustului.
Un dezavantaj al acestei prese îl constituie productivitatea relativ mică, datorită duratei mari de încărcare și descărcare a tamburului rotativ, care reprezintă circa 30% din totalul timpului necesar unui ciclu de presare.
3.2.5. Presa pneumatică [NUME_REDACTAT] un procentaj de perforare inegal pe o jumătate din carcasă (incluzînd porțile) permite o suprafață de scurgere optimală. Cealaltă jumătate de carcasă este echipată cu o membrană sintetică alimentară. Suprafața și configurația perforărilor permite o scurgere maximă a mustului.
Principiu de funcționare
Presa pneumatică OPTIMAL este echipată cu patru porți (în dependență de model) de mari dimensiuni. Ele sunt ușor de manevrat și permit o umplere ideală și o golire completă în doar numai cîteva rotații. Umplerea poate fi deasemenea efectuată cu ajutorul unei vene axiale care permite de a mîri capacitatea de încărcare. Sub influența aerului insuflat cu ajutorul compresorului, membrana presează boștina împotriva epreților perforați. După o fază de menținere sub presiune o vană cu acționare electrică provoacă evacuarea aerului. Aspirarea aerului rizidual de către o pompă cu vid plasează membrana împotriva pereților. Carcasa este pusă în funcțiune de un motoreductor (faza de mărunțire). Comanda tuturor operațiilor poate fi efectuatăsau prin un automat programabil, sau manual. Automatul propune 3 programe de serie asupra cărora operatorul poate interveni în orice moment.
Etapele de presare
Beneficii cantitative și calitative
Presa pneumatică Optimal se utilizează pentru orice soi de struguri fără urmări nefaste.
Rezultatele obținute din struguri proaspeți sau din boștină fermentată sun de o calitate recunoscută.
Spălare simplă și rapidă
Toate modelele sunt echipate cu unul sau mai multe compresoare de calitate industrială.
Simpla manipulare a venei de inversie permite de a înlocui compresorul cu o sursă de aer exterior. Ciclul continuu este gerat de automat.
Componenții electrici corespund normelor internaționale
Caracteristici tehnice
Adaptarea presei:
Vană de umplere axială
Cărucior hidraulic pentru deplasarea presei
Dublă anvelopă pentru macerare peliculară
Porți automatice
Carcasa închisă în interior cu drenuri
Orice adaptare personalizată
3.2.6.Presa cu fălci VPG
Pentru presarea strugurilor întregi este folosită presa cu fălci.Strugurii se presează ca urmare a mișcării oscilatorii a fălcilor.Mustul eliberat se strecoară prin găurile pereților și a jgheabului buncărului și este îndreptat spre jgheabul pentru colectarea mustului
Presa cu fălci VPG poate fi construită cu un singur șnec sau cu două. Pot fi mobile ambele fălci perforate ale presei sau numai una dintre ele. În ultima perioadă, în industria vinicolă se folosesc prese cu fălci, în care pereții perforați sunt imobili, cu excepția fălcii perforate din centrul presei care este mobilă și execută mișcări oscilatorii.
3.2.7.Presă cu fălci VPG-30:
1-corp; 2-biele; 3-cilindri hidraulici; 4-buncăr; 5-falcă mobilă; 6-șnec transportor; 7-falcă mobilă; 8-mecanism de acționare; 9-agregat hidraulic; 10-conductă pentru ulei.
Un alt exemplu de presă pneumatică orizontală este presa de tip GPPD-1.7. Această presă are o productivitate scăzută, gabarit mare, presupune un efort fizic ridicat din partea operatorului.
3.2.8.Presă tip GPPD-1,7:
1-cilindru perforat; 2-arbore tubular; 3-burduf cilindric din cauciuc; 4-capac din fontă; 5-transmisie; 6-șnec de evacuare a tescovinei; 7-robinet pentru aer; 8-manometru; 9-transmisie; 10-platformă pentru deservirea presei; 11-compartiment pentru must; 12-cadru.
3.3. Prese cu acțiune continuă
3.3.1.Presa mecanică cu acțiune continuă
Procesul de presare decurge în sistem continuu. Presa are la intrare un coș de alimentare cu boștină și la ieșire gură de evacuare a tescovinei. Presarea decurge rapid și relativ simplu.
În cadrul fluxului tehnologic de obținere a vinului, se poate realiza și o utilizare combinată a preselor: prima presare se face cu presa hidraulică sau pneumatică, iar presarea următoare, după afânarea boștinei, se face cu presa continuă. Mustul și vinul obținut de la primele presări sunt pentru obținerea vinurilor de calitate superioară, iar cele de la presa continuă, pentru vinurile de consum curent sau pentru industrializare.
Presa mecanică cu acțiune continuă este folosită în liniile de vinificație destinate obținerii vinurilor roșii și aromate , precum și a celor albe curente.
Presa se compune din următoarele părți principale: cadrul, mecanismul de presare, reductorul,coșul de alimentare, sistemul de acționare.
Schema tehnologică a presei mecanice pentru vinuri roșii și aromate:
1-corp metalic turnat; 2-melc de alimentare; 3-sită perforată de alamă; 4-cilindru de presare; 5-cercuri de oțel inoxidabil; 6-melc de presare; 7-cilindru perforat; 8-con de presare; 9-piuliță de reglare; 10-ștuț de colectare posterior; 11-ax filetat; 12-mecanism de antrenare; 13-jgheab de colectare a mustului scurs.
Mustuiala proaspătă, în cazul vinurilor albe, sau fermentată parțial, în cazul vinurilor roșii și aromate, separată în prealabil de mustul ravac, este introdusă prin coșul de alimentare în corpul presei. Aici are loc scurgerea inițială a mustuielii prin simpla frământare a materialului de către melcul de alimentare.
La partea inferioară, corpul presei este prevăzut cu un jgheab de colectare, din care mustul obținut prin scurgerea inițială se scurge printr-un ștuț de colectare.
Prin rotirea melcului de alimentare, mustuiala ajunsă în partea inferioară a corpului presei este introdusă de-a lungul acestuia către melcul de presare. Melcul de presare , care se rotește în sens invers celui de alimentare , preia mustuiala și o împinge mai departe spre conul de presare, care astupă parțial gura cilindrului presei. Prinsă între melc și conul de presare, mustuiala este comprimată spre pereții cilindrului perforat prin orificiile căruia are loc scurgerea mustului.
În zona presiunii maxime, pentru asigurarea unei scurgeri suplimentare a mustului, în prelungirea butucului melcului de presare este montat un cilindru perforat prin care are loc scurgerea unei părți din must, colectat printr-un ștuț la capătul posterior al presei. Mustul scurs prin pereții cilindrului perforat curge în jgheabul de colectare, de unde se scurge printr-un ștuț de recoltare.
Rezultă trei categorii de must: cel obținut prin frământarea mustuielii de către melcul de alimentare, cel obținut în zona de presiune normală a cilindrului de presare și cel obținut în zona de presiune maximă.
Presa mecanică cu acțiune continuă prezintă o serie de avantaje: este economică; are capacitate mare de prelucrare; ocupă un spațiu redus; asigură continuitatea operației.
Presa continuă mecanică are și o serie de dezavantaje: realizează o mărunțire a ciorchinilor și semințelor, de la care vinul capătă gust amărui și se limpezește greu datorită prezenței sărurilor de calciu și fosfor și a uleiului care a trecut în must din ciorchini sau semințe; mustul și vinul au și un depozit de drojdie mai mare.
Caracteristici tehnice:
– productivitatea este cuprinsă între 7 – 14 t/h;
– procentul de must obținut din struguri este între 73 -89%;
– turația melcului de alimentare și a celui de presare este de 4,3 rot/min.
Cele mai răspândite prese din categoria preselor cu funcționare continuă sunt presele cu șnec (cu un șnec sau mai multe șnecuri).
Caracteristica esențială a preselor cu două șnecuri este prezența celor două șnecuri care au sensuri diferite de rotație. Avantajul acestor prese constă în faptul că în locul de unire al șnecurilor are loc o amestecare și o afânare intensă a mustuielii, ceea ce conduce la intensificarea separării mustului și la o mai mare stabilitate a activității presei. Au o largă răspândire presele de tip VPND-10, T1-VPO-20 și T1-VPO-30, ultimele două fiind analoage din punct de vedere constructiv.
Schema principală (a) și cinematică (b) a presei T1-VPO-30:
1-dispozitiv de reglare a presiunii (umidității); 2-suport; 3-con pentru reglarea presiunii; 4- carcasă; 5-tambur; 6-șnec pentru presare; 7-arbore; 8-șnec pentru transport (alimentare); 9-buncăr; 10-corp (batiu); 11-reductor; 12-motor electric; 13-ramă; 14,15,17,20-ștuț; 16-colector; 19-tambur.
Toate părțile componente ale acestor prese, care sunt în contact cu mustuiala sau cu mustul, sunt confecționate din oțel inoxidabil, bronz sau alamă.
La aceste prese, șnecurile de presare și alimentare se rotesc cu turații diferite, acordându-se o atenție deosebită dependenței dintre diametrul șnecului și viteza sa de rotație.
Experiențele făcute au arătat că cele mai bune rezultate se obțin când diametrul șnecului este mare și viteza de rotație a acestuia este mică. În acest caz, tescovina este mai uscată, mustul obținut este mai puțin bogat în substanțe tanante și suspensii. De asemenea, este necesar a se micșora spre ieșire pasul spirelor șnecului concomitent cu mărirea diametrului arborelui, ceea ce micșorează volumul camerei de presare de trei până la șase ori, în comparație cu volumul camerei inițiale.
3.4. Presele excentrice
Presele excentrice pot fi verticale și orizontale (înclinate). Presele excentrice verticale sunt alcătuite din două tambure situate excentric unul față de altul. Ambele tambure se rotesc în același sens, cu aceeași viteză.
Presarea este realizată în spațiul dintre tambure. Suprafețele tamburelor sunt confecționate din oțel inoxidabil, sub formă de sită cu orificii.
Mustuiala vehiculată continuu în presă este supusă presării de mai multe ori la fiecare rotație. Mustul se elimină prin orificiile tamburului. Tescovina este transferată în partea inferioară unde este eliminată din presă.
Presa excentrică orizontală este realizată din două tambure: unul de bază – 2 și unul secundar – 3, instalate excentric în corpul 1, care are pereții perforați. În corpul presei mai sunt montați șnecul 4 și afânătorul de boștină pentru înaintarea mustuielii 6 și șnecul 5 pentru evacuarea tescovinei. Corpul 2 este instalat în mantaua 7, împărțită în două sectoare care servesc separării mustului după fracții. Spațiul dintre tamburul 3 și corpul 1 este mai mare decât spațiul dintre tamburul 2 și corpul 1. Numărul de rotații al tamburelor se aleg astfel încât vitezele unghiulare ale suprafețelor să fie egale. Buncărul 8 este destinat alimentării cu mustuială.
3.4.1.Presă excentrică orizontală:
1-corp; 2-tambur de bază; 3-tambur secundar; 4-șnec de alimentare; 5-șnecul pentru evacuarea tescovinei; 6-afânătorul de boștină; 7-manta; 8-buncăr.
3.5. Presele cu bandă
Ele sunt orizontale și verticale. Cele orizontale sunt constituite din două benzi situate una deasupra celeilalte. Banda superioară, confecționată din oțel inoxidabil, este banda de presare. Prin orificiile benzii inferioare (banda este perforată) mustul se scurge în recipient.
Există variante ale preselor cu bandă, în care banda superioară este înlocuită prin role. Rolele, în calitate de mecanisme de presare care înlocuiesc banda de presare, sunt utilizate în presele cu bandă de tip vertical.
În presele cu bandă este folosit principiul presării în strat subțire, cu o creștere continuă a presiunii parțiale.
Productivitatea acestor prese este foarte scăzută. Ele au gabarite mari, randa- mentul de ieșire a mustului este mic, iar contactul îndelungat al mustuielii cu aerul conduce la scăderea calității acestuia.
Buna funcționare a presei depinde, în mare măsură, de uniformitatea alimentării cu mustuială. Dacă alimentarea este prea abundentă în zona de încărcare, se mărește presiunea, fapt ce conduce la scăderea productivității
De asemenea, prezintă interes și presa pneumatică cu acțiune semicontinuă Agostini-Mackenzie.
[NUME_REDACTAT]-Mackenzie:
1-buncăr; 2-alimentator; 3-transportor perforat; 4-cameră; 5-tambur de cauciuc; 6-duză; 7-conductă; 8,9-dispozitiv de limitare; 10-pârghie; 11-cilindri hidraulici; 12-rezervor; 13-ștuț.
Presele pneumatice au o productivitate destul de ridicată 11,2 – 16,8 kg/s (40 – 60 t/h).
În aceste prese este realizată presarea etapizată (în patru camere). Mustuiala este preluată din buncărul 1 cu ajutorul alimentatorului 2 și apoi este vehiculată cu ajutorul transportorului perforat 3 (din oțel inoxidabil sau masă plastică). Presarea se realizează în camera 4, cu ajutorul tamburului de cauciuc, după ce, prin intermediul duzei 6, de la conducta 7, s-a pompat aer.
Camera de presare 4, cu tamburul de cauciuc 5 sunt limitate deasupra cu dispozitivul 8, iar lateral cu clapetele 9. Clapetele sunt legate cu tijele cilindrilor hidraulici 11, prin intermediul mecanismului cu pârghie 10. Presarea are loc atunci când transportorul este oprit, sucul scurgându-se în rezervoarele 12 prin ștuțurile 13. Clapetele laterale se ridică și mustuiala presată este vehiculată în sectorul II, unde este afânată cu afânătorul agitatorului 14.
Presa Ș10-CPE
La această presă, transportoarele de presare sunt așezate unul deasupra altuia astfel încât, spațiul între ele se micșorează în mod continuu, ceea ce mărește presiunea asupra boștinei și asigură o separare mai bună a mustului. Alimentatorul are două șnecuri și coșul perforat. Secțiunea transversală a acestuia are formă ovală. Din alimentator boștina este împinsă spre bandă. Tamburul de deviere servește ca suporturi pentru bandă. Mecanismul pentru curățirea și spălarea benzii este realizat sub formă de perie rotativă.
Materialul de la zdrobitor ajunge în buncărul alimentatorului cu șnec, care împinge boștina spre bandă, anterior răsucită sub formă de cilindru în jurul corpului alimentatorului cu șnec. Cilindrul de boștină este antrenat de transportoarele de presare. Mustul presat se scurge printre plăci, pe suprafața transportorului în recipient. După ieșirea din zona presării, se desface banda cu ajutorul unui mecanism special și tescovina este descărcată.Banda, având pe această porțiune formă plană, se curăță, se spală, apoi este adusă din nou la sectorul de încărcare cu boștină. Intervalul de timp de la încărcarea boștinei până la descărcarea tescovinei este de 2,5 min.
Schema presei Ș10-CPE:
1,6,17-benzi de filtrare; 2-mecanism de strângere; 3-buncăr; 4,7-role pentru desfacerea benzii; 5-mecanism de deviere; 9-tambur; 10-banda transportorului; 11-mecanisme de presare; 12-ajutaj conic; 13-colector pentru must; 14-role pentru răsucirea benzii de filtrare; 15-cadru; 16-alimentator; 18-mecanism pentru spălarea benzii.
Caracteristici tehnologice:
Productivitatea (în funcție de boștină) este cuprinsă între 5,25 – 5,34 t/h;
Procentul de must: 59,4 – 60,4 %;
Conținutul de burbă: 3,2 – 3,5 %;
Dimensiunile: – lungimea: 6850 mm;
– lățimea: 2925 mm;
– înălțimea: 2570 mm;
Energia consumată: 28,4 kw;
Masa: 15170 kg;
Viteza transportorului: 0,04 – 0,12 m/s.
Capitolul IV
4. Prezentarea și justificarea tehnică a soluției propuse.
Alegerea tipului de presă trebuie să se facă în funcție de categoria de vin ce se prepară, de caracteristicile și cantitatea de materie primă ce se prelucrează, cât și de condițiile concrete de care dispune fiecare unitate de vinificație primară (sursele de energie, dotarea tehnică, spațiul disponibil, asigurarea cu forță de muncă etc.).
La alegerea unei prese trebuie să se țină cont de o serie de cerințe tehnice și tehnologice. Cele mai importante dintre ele sunt următoarele:
– să aibă o construcție rezistentă, simplă, ușor de montat și pus în funcțiune;
– să asigure separarea unui procent cât mai mare de suc, iar calitatea acestuia să fie cât mai bună;
– organele active ale presei să execute o presare uniformă, continuă și progresivă a produsului dispus în strat subțire și pe o suprafață mare, astfel încât presiunea pe unitatea de suprafață să aibă o valoare cât mai scăzută;
– organele active nu trebuie să distrugă semințele sau pielițele;
– să lucreze rapid, pentru ca boștina și mustul să vină cât mai puțin în contact cu aerul și cu metalele care intră în construcția presei, evitând astfel oxidarea mustului;
– părțile metalice care vin în contact cu materialul care se prelucrează să fie bine protejate împotriva acțiunii corozive a acizilor din suc, astfel încât, în timpul presării, conținutul de fier în must să nu depășească valoarea de 4 mg/l;
să nu distrugă pielița și semințele;
– prin formă și dimensiuni, să nu ocupe un spațiu mare și să fie ușor de întreținut;
– să fie economice, fără să necesite o forță motoare prea mare la o funcționare normală;
– să asigure colectarea musturilor pe categorii, după gradul de presare al materialului;
să poată fi ușor încărcate și descărcate;
să se preteze la mecanizare și automatizare.
La alegerea unei prese, se mai poate ține cont și de alte criterii, cum sunt: ușurința accesului în toate zonele interne ale presei, ușurința curățirii complete și asigurării condițiilor de igienă; întreținerea simplă a tuturor părților mecanice.
Alegerea unei prese este totdeauna un compromis între calitățile tehnologice (cantitate mică de depuneri, contact neînsemnat cu aerul, presare rapidă) și avantajele economice (cost redus, productivitate și randament mari, economie de timp și de personal).
1. Presa mecanică continuă D – 3.
Descriere – funcționare: se compune dintr-un cadru metalic 1 care servește ca suport celorlalte organe ale mașinii, o carcasă metalică 5 în interiorul căreia sunt montate organele active ale presei 6, buncărul de alimentare , capacul 3 cu braț și contragreutăți 4 ce servește la obturarea secțiunii gurii de evacuare a tescovinei și la reglarea presiunii de lucru a presei, sistemul de colectare a mustului, compus di 3 racorduri 7 montate la partea inferioară a carcasei metalice pentru sortarea mustului pe calități și sistemul de antrenare.
Mecanismul de presare se compune din două șuruburi melc de bronz fosforos6, montate paralel de-a lungul camerei de presare propriu-zise, construită dintr-un cilindru perforat de alamă. Camera de presare este întărită cu inele din oțel.
Modul de lucru cu această presă este următorul: mustuiala provenită de la scurgător este introdusă în buncărul de alimentare, de unde ajunsă în partea inferioară a acestuia este preluată de către cei doi melci ai presei și introdusă în camera de presare, apoi împinsă spre gura de evacuare a camerei de presare. Datorită comprimării la care este supusă, mustuiala cedează mustul prin pereții perforați ai camerei de presare.Mustul scurs este recoltat prin cele 3 racorduri de colectare.
Sistemul de antrenare. Pe arborele de antrenare 10 al presei sunt montate două șaibe 8, una din aceste șaibe este montată liber pe ax, iar cealaltă solidar la aceasta. Prin trecerea curelei de antrenare de pe o șaibă pe cealaltă se realizează pornirea sau oprirea melcilor de presare. Schimbătorul de curea 9 este montat pe cadrul metalic al mașinii; se manevrează manual acționând de mâner.
Antrenarea melcilor de la arborele de antrenare are loc prin roți dințate.
Caracteristici tehnice ale presei D – 3.
2. Presa mecanică continuă Ș 10 – SPE.
Descriere – funcționare: această presă constă din transportoarele de presare, alimentator, tamburul de deviere, cadru, tamburul de întindere, mecanismul pentru curățirea și spălarea mecanismului de strângere (a benzii), banda din țesătură dură.
Schema presei Ș 10 – SPE.
1, 6, 17 – benzi de filtrare; 2 – mecanism de strângere; 3 – buncăr; 4, 7 – role pentru desfacerea benzii; 5 – mecanism de deviere; 9 – tambur; 10 – banda transportorului; 11 – mecanisme de presare; 12 – ajutaj conic; 13 – colector pentru must; 14 – role pentru răsucirea benzii de filtrare; 15 – cadru; 16 – alimentator; 18 – mecanism pentru spălarea benzii.
Transportoarele de presare sunt legate între ele cu suporturi sudate din cornier cu profil U. pe transportoare, în partea inferioară se află glisierele, pe care alunecă lanțul. Transportoarele de presare sunt așezate unul deasupra altuia astfel încât, spațiul între ele se micșorează în mod continuu, ceea ce mărește presiunea asupra boștinei și asigură o separare mai bună a mustului. Alimentatorul are două șnecuri și coșul perforat. Secțiunea transversală a acestuia are formă ovală. Din alimentator boștina este împinsă spre bandă.
Tamburul de deviere servește ca suporturi pentru bandă. Mecanismul pentru curățirea și spălarea benzii este realizat sub formă de perie rotativă.
Materialul de la zdrobitor ajunge în buncărul alimentatorului cu șnec, care împinge boștina spre bandă, anterior răsucită sub formă de cilindru în jurul corpului alimentatorului cu șnec. Cilindrul de boștină este antrenat de transportoarele de presare. Mustul presat se scurge printre plăci, pe suprafața transportorului în recipient. După ieșirea din zona presării, se desface banda cu ajutorul unui mecanism special și tescovina este descărcată.
Banda, având pe această porțiune formă plană, se curăță, se spală, apoi este adusă din nou la sectorul de încărcare cu boștină. Intervalul de timp de la încărcarea boștinei până la descărcarea tescovinei este de 2,5 minute.
Conținutul de burbă în must este de 2,5 %.
La această presă se separă prima fracție de must, iar celelalte fracții se separă la presa cu șnec. Rezultatele obținute cu această presă sunt satisfăcătoare. Presa este comodă și nu este periculoasă în exploatare. În tescovină nu se depistează boabe întregi, nestrivite și nici semințe, ciorchini presați. Mustul obținut de la această presă se limpezește ușor.
Caracteristici tehnice ale presei Ș 10 – CPE.
3. Presa mecanică continuă TPV – 3,5.
Domeniul de utilizare
Presa de vinificare tip TPV – 3,5 servește pentru presarea strugurilor proaspeți sau presați în cadrul procesului tehnologic de fabricare a vinului.
Mașina corespunde foarte bine din punct de vedere al capacității de producție, iar în construcție e solidă, rezistă foarte bine șocurilor atât în timpul mersului cât și în timpul funcționării.
Presa mai are și calitatea că se pornește și oprește ușor, iar instalarea ei la locul de producție nu creează dificultăți.
Descrierea presei
Presa se compune din trei părți principale:
partea de susținere;
partea de antrenare;
partea de lucru.
a) Partea de susținere a mașinii este astfel concepută ca întreaga mașină să constituie un ansamblu compact și rigid, capabil să suporte toate solicitările ce apar în funcționare și totodată să-i dea un aspect cât mai plăcut.
b) Partea de antrenare a mașinii este concepută din motorul electric care prin intermediul unui motoreductor și a unei transmisii prin lanț, transmite puterea unei transmisii prin roți dințate care angrenează melcii de propulsie.
c) Partea de lucru este compusă din 2 melci care se rotesc în sensuri opuse realizând astfel captarea și strivirea strugurilor, pâlnie de alimentare cameră de prezdrobire urmată de o cameră de zdrobire propriu-zisă, sistemul de evacuare a reziduurilor și un rezervor cu 3 compartimente pentru diferite calități de must.
Strugurii parcurg următorul proces în interiorul mașinii: intră în pâlnia de alimentare, cad pe melcii de propulsie respectiv în camera de prezdrobire unde sunt striviți, ajung apoi în camera de zdrobire unde suferă o zdrobire completă.
Datorită alimentării propulsiei, continuu, masa zdrobită învingând rezistența opusă de etajul final, compus din capac situat la extremitatea camerei de zdrobire și a greutății, reziduurile sunt evacuate în exterior.
Mustul rezultat prin presare după scurgere și filtrare este colectat în rezervor iar mai departe prin niște orificii este condus la locul de depozitare.Greutățile se pot regla pe întreaga lungime a pârghiei după necesitate.
Caracteristici tehnice ale presei TPV –3,5
În urma acestei analize calitative privind soluția tehnică optimă de prese de vinificație, se poate aprecia că presa TPV – 3,5 întrunește toate cerințele necesare unei funcționări la parametri normali și deci este soluția tehnică optimă.În cele ce urmează este prezentată o analiză calitativă a soluției optime. Analiza are la bază trei prese ale căror principale caracteristici ce constituie criteriile pentru determinarea soluției optime, sunt prezentate în tabelul 4.1.Soluția optimă se stabilește aplicând metoda ,,nivelului tehnic”. Pe baza caracteristicilor din tabelul 4.1. se va determina nivelul tehnic al fiecărei prese alese.
Nivelul tehnic absolut al unui produs (Ntaj) este cuantificabil în funcție de caracteristicile sale (Kij):
Ntaj = f (Kij) (4.1.)
Valorile caracteristicilor sunt cele definite prin documente tehnice cum sunt prospectele produselor, ofertele tehnice și economice, caietele de sarcini etc. și care exprimă cât mai concludent ,,potențialul disponibil” al produselor respective. Aceste caracteristici au unități de măsură eterogene și sensuri de influență diferite.
Tabelul 4.1.
Pentru a se putea aplica metoda este nevoie de mulțimea P = { P1, P2,…,Pn} a produselor și pentru fiecare produs, mulțimea caracteristicilor K = { K1, K2,…,Kn}.
Mulțimea caracteristicilor se împarte în două submulțimi:
S1 – submulțime a caracteristicilor produsului necesare a fi cât mai mari pentru ca produsul să fie cât mai bun S1 = { K1};
S2 – submulțimea caracteristicilor produsului necesare a fi cât mai mici pentru ca produsul să fie cât mai bun S2 = { K2, K3, K4}.
Relația de calcul a nivelului tehnic este:
(4.2.)
în care: Ntaj – nivelul tehnic absolut al produsului j, aparținând mulțimii de produse P;
Ki – caracteristicile adoptate pentru a caracteriza produsele produsele analizate, i [1,n];
a – constantă care definește nivelul tehnic al produsului l, unde l P. De regulă, se adoptă pentru departajare a = 1000;
P – mulțimea produselor pentru care se determină nivelul tehnic;
Kij – valoarea caracteristicii i a produsului j;
Kil – valoarea caracteristicii i a unui produs oarecare l, adoptat ca produs de referință;
ij – valoarea ponderii de influență a caracteristicii i asupra nivelului tehnic al produsului j* (coeficienții de importanță ai caracteristicilor i ale produselor j).
Ponderea i se calculează pe baza metodei STEM care utilizează o comparație între caracteristici și o ordonare a acestora funcție de gradul de preferință. Se acordă note (0, 1, 2, 4) după care se face suma punctajului pentru fiecare caracteristică K1, K2, K3, K4 în parte, după care se determină ponderea i (1, 2, 3, 4) pe care o are un anumit punctaj dat unei caracteristici în punctajul total (pe toate caracteristicile).
Se compară caracteristicile două câte două, definindu-se o matrice a cu elementele aj1j2, j1, j2 =1, 2, 3,….n stabilite astfel:
4 dacă Kj1 >> Kj2
a j1j2 = 2 dacă Kj1 > Kj2
1 dacă Kj1 Kj2
0 dacă Kj1 < Kj2
Tabelul 4.2.
Calculul nivelului tehnic având ca produs de referință P3:
Calculul nivelului tehnic având ca produs de referință P2:
Se observă că P1 și P2 au nivelul tehnic mai scăzut decât cel al produsului P3. De asemenea P2 are nivelul tehnic mai mic decât nivelul tehnic al produsului P1. Deci, produsul optim va fi P3.
Soluția optimă s-a ales pe baza analizării soluțiilor posibile existente și avându-se în vedere criterii economice, de calitate și tehnice ale procesului de presare și ale presei ce trebuie să execute acest proces.
Astfel, s-a avut în vedere că din punct de vedere economic procesul de presare trebuie să se desfășoare cu un consum redus de energie, iar presa să fie construită astfel încât să fie ușor de manevrat și nu prea costisitor și să permită o bună funcționare în lucru a organelor presei.
Din punct de vedere tehnic se impune ca presa să fie simplă, să aibă siguranță în exploatare, să utilizeze cu randament ridicat puterea disponibilă a motorului, să aibă dimensiuni de gabarit cât mai reduse pentru a nu ocupa mult spațiu.
Din punct de vedere calitativ, presa trebuie să lucreze rapid pentru ca mustuiala să vină cât mai puțin în contact cu aerul.
Pe baza tuturor acestor considerente precum și pe baza analizei nivelului tehnic s-a ales soluția constructivă a presei TPV – 3,5.
Capitolul V
5. Calculul parametrilor principali ai instalației de fabricare a vinului alb
5.1. Calculul randamentelor la vinificație
Pentru stabilirea cantității de vin rezultat în urma procesului tehnologic de prelucrare a strugurilor se ține seama de pierderile corespunzătoare fiecărei operații tehnologice, conform normelor în vigoare, precum și de procentajul de produse rezultate în timpul prelucrării materiei prime și produselor intermediare (ciorchini, tescovină, drojdii etc.). Aceste pierderi diferă în funcție de calitatea materiei prime precum și de utilajele folosite.
Se calculează cantitatea de vin rezultată prin prelucrarea a 1000 kg struguri pornind de la următoarele elemente:
– pierderi la zdrobire-desciorchinare 0,2 % față de cantitatea de struguri;
– conținutul în ciorchini a strugurilor 3,5 %;
– pierderi la scurgerea mustului ravac 0,3 %;
– cantitatea de must ravac 43 % față de struguri;
– pierderi la presare discontinuă 0,8 %;
– boștina rezultată la presarea discontinuă 23 % față de struguri;
– tescovina rezultată prin presare continuă 16,2 % (față de struguri);
– pierderi la fermentarea mustului ravac+presare discontinuă 0,6 % (față de must);
– cantitatea de drojdie 5 % (față de vin ravac+vin presă discontinuă);
– cantitatea de drojdie a vinului rezultat de la presa continuă 11 %;
– pierderi la pritociri (tragerea vinului de pe drojdie) 0,1 %.
Se calculează mustuiala rezultată la zdrobire-desciorchinare:
S = M + C = p1
în care: S – este cantitatea de struguri;
M – mustuiala, în kg;
C – ciorchini, în kg;
p1 – pierderi la zdrobire desciorchinare, în kg.
M = 1000 – 37 = 963 kg
La scurgerea mustului ravac se prepară boștina B, mustul ravac Mr și au loc pierderi p2.
Fig. 5.1. Schema de bilanț de materiale la vinificație.
M = B1 + Mr +p2
B1 = M – (Mr +p2)
Boștina B1 este presată discontinuu, obținându-se must de presă discontinuă (Mp); boștină parțial epuizată în must (B2), având loc și pierderi (p3).
B1 = Mp + B2 + p3
B2 = 23 % față de struguri
P3 = 0,8 % față de boștină
Mp = B1 – (B2 + p3)
La fermentare, se asamblează mustul ravac, cu mustul de la presa discontinuă rezultând mustul de fermentare Mf I; pierderile la fermentare sunt de 0,6 % față de must (p4).
Mf I = Mr + [NUME_REDACTAT] I = 430 + 295,87 = 725,87 kg
Vinul nou rezultat prin fermentare (VI):
VI = Mf I – p4
VI = 725,87 – 4,35 = 721,52 kg
La tragerea de pe drojdie, rezultă 5 % drojdie (față de vin) și au loc pierderi de 0,1 %.
V1 = vin limpede
D = drojdie
p5 = pierderi la pritoc
VI = V1 + D + p5
La presarea continuă a boștinei B2, rezultă must de presă continuă (Mpc), tescovină (T) 16,2 % față de struguri și au loc pierderi 0,8 % (p6) față de must.
B2 = Mpc + T + p6
Mpc = B2 – (T +p6)
Prin fermentarea mustului rezultat de la presa continuă au loc pierderi de 0,8 % față de must și rezultă vin nou de calitatea a II-a (VII).
VII = Mpc – p7
La tragerea de pe drojdie (pritoc) a vinului nou VII rezultă drojdie (D) 11 % și au loc pierderi de 0,1 % (p3). Cantitatea de vin limpede rezultată (V1 II) se calculează astfel:
VII = V1 II =D + p8
V1 II = VII – (D + p8)
5.2. Calculul productivității instalației de fabricare a vinului alb
Pentru a realiza calculul productivității instalației de fabricare a vinului alb se determină cantitatea de struguri care trebuie prelucrată și se alege schema tehnologică.
Pentru un sezon cantitatea de struguri este cts = 430 t. Un sezon fiind de Tsz = 20 zile = 20 24 = 48 h.
Se va determina productivitatea pe toată unitatea de vinificație:
,
unde: Cts – cantitatea totală de struguri care se prelucrează;
k – coeficient care ține seama de neuniformitatea sosirii strugurilor în unele zile.
Organizarea sarcinilor de lucru este următoarea:
Capacitatea de prelucrare la zdrobitor Qz se determină astfel:
,
unde: t – perioada de lucru a zdrobitoarelor
Numărul de zdrobitoare necesare se determină în funcție de productivitatea pe oră a utilajului respectiv și de productivitatea pe oră necesară a întreprinderii:
unde: q = 2,5 t/h = 2500 kg/h – reprezintă productivitatea reală a unui utilaj
După zdrobire vor rezulta: 20 % boștină și 80 % must ravac din capacitatea de prelucrare a zdrobitorului Qz.
– boștină rezultată din zdrobire
– must ravac rezultat din zdrobire
Cantitatea de must ravac rezultată din zdrobire Cz va fi colectată în cisterna de colectare pentru fermentare.
– must rezultat din zdrobire
unde: qzd = 1080 kg/m3 – reprezintă densitatea mustului la zdrobitor
Boștina rezultată din zdrobire Qz1 = 600 kg/h va merge la scurgător unde se va mai obține 50 % must și 50 % boștină din această cantitate
boștină rezultată de la scurgător
must rezultat de la scurgător
Cantitatea de must rezultată din scurgător Csc va fi colectată în cisterna de fermentare.
must rezultat de la scurgător
unde: qcs = 1000 kg/m3 – reprezintă densitatea mustului la scurgător
Boștina rezultată la scurgător Qsc1 = 300 kg/h va merge la presă unde se vor obține: 25 % must și 75 % tescovină.
must rezultat din presare
tescovină rezultată de la presare
Cantitatea de must rezultată de la presă Cp este:
must rezultat de la presă
unde: qp = 1100 kg/m3 – reprezintă densitatea mustului la presă
Mustul rezultat de la zdrobitor Cz, cel rezultat de la scurgător Csc și 33 % din cel rezultat de la presă Cp (must ravac), se asamblează și se depozitează în cisterne de fermentare, iar după ce acesta fermentează se formează vinul nou I.
Cz + Csc + 33% Cp = 2220 + 300 + (33/100) 70= 2543,1 l/h – cantitatea de vin nou I
67 % din mustul rezultat de la presă Cp, este colectat în cisternele de fermentare, iar după ce acesta fermentează formează vinul nou II.
67 % Cp = (67/100) 70 = 46,9 l/h must
În separatorul centrifugal intră mustul de la zdrobitor, de la scurgător și cel de la presă:
Cs = Cz + Csc + Cp = 2220 + 300 + 70 = 5590 l/h
unde: P1 – pierderi datorate trecerii mustului prin alte utilaje ale liniei tehnologice cum ar fi pasteurizatorul, pompă de vehiculare must etc.
Cantitatea de must care intră în cisterna de fermentare este:
Cf = Cs – P1 = 5590 – 1,12 = 5588,88 l/h
La fermentarea mustului vom avea: din 100 l de must din struguri prin fermentare se obțin:
vin brut cu drojdie, minim 98,8 litri
pierderi la fermentare, maxim 1,2 litri
PF = – pierderi rezultate la fermentare.
Cantitatea totală de must rezultată va fi:
C = CF – PF = 2526,73 l/h x 20 zile = 50534,7 l/sezon
5.3. Calculul parametrilor principali ai buncărului de recepție pentru struguri
Volumul minim al buncărului de recepție se alege egal cu volumul maxim al benei mijlocului de transport rutier, basculant, la care se adaugă o cantitate echivalentă cu cea prelucrată în timp de 3 – 5 minute de către utilajele de zdrobire-desciorchinare, montat pe linia de vinificație.
Durata de menținere a strugurilor în buncărul de recepție nu trebuie să depășească 30 de minute.
Productivitatea transportoarelor elicoidale a buncărelor de recepție (de alimentare a zdrobitorului) se determină cu relația:
(5.1.)
în care: D – diametrul exterior al spirei melcului, m;
d – diametrul arborelui;
s – pasul melcului, m (se recomandă s = 0,8D);
n – turația arborelui, rot/min;
– densitatea strugurilor, kg/m3 ( = 600 kg/m3);
Ku – coeficient de umplere a secțiunii de lucru a melcului;
Ki – coeficient de umplere care ține seama de înclinarea melcului (pentru unghiuri de înclinare de 15 – 30o, Ki = 0,9 – 0,8);
Z – numărul de transportoare elicoidale, care lucrează simultan.
Parametrii de lucru ai melcilor transportoarelor (turație, pas, diametru) trebuie aleși astfel încât să nu producă aglomerarea strugurilor pe pereții laterali deoarece aceasta poate favoriza o încărcare specifică neuniformă atât asupra arborelui cât și a lagărelor de sprijin.
Acest lucru favorizează uzura rapidă a elementelor de etanșare datorită acțiunii oxidante a mustului care pătrunde în interiorul acestora.
Unele buncăre de recepție, pentru a evita fenomenul de aglomerare a strugurilor deasupra melcilor, au câte doi melci montați în paralel și antrenați cu turații diferite, asigurând astfel viteze diferite de deplasare.
Puterea teoretică, necesară pentru acționarea transportorului elicoidal poate fi determinată cu relația:
(5.2.)
în care: Q – productivitatea melcului, kg/s;
L – lungimea părții active de lucru a melcului, m;
H – înălțimea de ridicare a materialului, m;
W – coeficient de rezistență la deplasarea materialului recepționat (struguri în stare afânată sau tasată, W= 2 – 4);
K – coeficient care ține seama de influența funcționării uniforme, fără șocuri a melcului (K= 0,7 – 0,8).
Puterea de acționare (reală) a grupului de acționare șine seama și de randamentul mecanismului de acționare (reductor mecanic, transmisii cu curele trapezoidale sau cu lanț) și are o valoare de:
(5.3.)
5.4. Calculul parametrilor principali ai transportorului cu melc (elicoidal)
Principiul de transport al materialului este asemănător cu cel de la deplasarea piuliței pe șurub. Avantajele acestor transportoare sunt următoarele:
– ocupă puțin loc;
– materialul poate fi transportat într-un spațiu închis, care permite cuplarea lui cu sistemul de ventilație și exclude introducerea prafului în încăpere;
– costul redus în comparație cu alte transportoare;
– dozarea debitului fixat, transportoarele cu melc fiind utilizate des ca dozatoare ce intră în componența multor mașini tehnologice;
– materialul poate fi transportat în (sau din) două direcții, ceea ce permite unirea a două sau mai multe fluxuri în unul singur (crearea liniilor convergente).
Dezavantajele transportoarelor cu melc sunt următoarele:
– lungimea limitată ( 30m);
– materialul trebuie să fie omogen;
– repararea impune demontarea totală a transportoarelor;
– are loc fărâmițarea parțială a materialului;
– consum mare de energie electrică.
Transportorul cu melc este format dintr-o carcasă închisă 1 cu secțiune transversală în formă de U, în care un melc 2 se rotește cu o turație mică (fig…..). Melcul se compune dintr-o suprafață elicoidală, de construcție sudată (executată din tablă), sau turnată din fontă sau oțel și fixată pe arborele 3. Arborele se sprijină în lagărele radiale de capăt 4 și 5 și în lagărul intermediar 6.
La transportoarele mari, arborele se execută din mai multe bucăți legate prin manșoane cu filet sau asamblate pe con, cu asigurări severe contra desfacerii. Acționarea melcului se face prin angrenajul conic 7 și transmisie prin curele de la motorul electric, obținându-se la axul melcului turații de 20…250 rot/min.Lagărele arborelui sunt lagăre de alunecare echipate cu bucșe din material antifricțiune sau fontă nodulară. Alimentarea transportorului se face prin pâlnia 9. O porțiune din capătul melcului transportor are diametrul sau pasul mai mic, pentru a se evita înfundarea transportorului. Descărcarea se face prin pâlnia 10, sau prin debordarea peste marginea jgheabului, dacă transportorul este de construcție deschisă.Uniformizarea mișcării de rotație a melcului în funcțiune se realizează cu ajutorul unui volant 12. Materialul de granulație mică sau sub formă de pastă este împins de-a lungul jgheabului de către elicea fixată pe arborele 3 acționat de motorul electric 8, prin intermediul unui reductor 11 (sau curele trapezoidale) și roți dințate 7.
Alimentarea cu material se face prin pâlnia 9, iar evacuarea se face pe la capătul opus prin pâlnia de descărcare 10.
Transportoarele elicoidale pot fi simple (cu o elice) și duble.
Productivitatea reală (debitul) a transportorului elicoidal, [t/h], este:
(5.4.)
sau , (5.5.)
unde: Q – debitul, t/h;
D – diametrul elicei, m;
d – diametrul arborelui, m;
n – turația elicei, rot/min;
s – pasul elicei, m (se recomandă s = 0,8 – 1,0D);
Ku – coeficientul de umplere (Ku = 0,3 – 06);
K – coeficientul de rostogolire a materialului, funcție de unghiul de înclinare a melcului.
Numărul de rotații ,
unde: A – coeficient care depinde de natura materialului (pentru transportat cereale și semințe A = 30 – 65, pentru ciorchine și tescovină A =15 – 30);
– masa volumetrică a materialului transportat, t/m3.
Puterea necesară se calculează după relația:
, (5.6)
unde: Q – productivitatea (debitul), t/h;
L – lungimea transportorului, m;
w – coeficientul rezistenței specifice, a cărui valoare este influențată de coeficientul de frecare dintre material și jgheab, material și elice, material și arbore (w = 1,2 – 1,5);
H – diferența de nivel;
k – coeficientul pierderilor în lagăre (1,1).
5.5. Calculul parametrilor principali ai zdrobitorului desciorchinător cu pompă
Elemente dimensionale ale valțurilor:
Relația dintre diametrul valțurilor D, diametrul boabelor d și distanța dintre valțuri , se poate stabili conform schemei din fig.
Condiția ca bobul de strugure să poată fi antrenat de valțuri și tras printre acestea este: , unde este unghiul de frecare al bobului cu suprafața valțului și ajunge la valoarea 14,5o.
Diametrul valțurilor este dat de relația:
(5.7.)
în care: d 10 mm – diametrul mediu al bobiței de struguri;
11o unghiul de antrenare al valțurilor;
– distanța (jocul) dintre valțuri, m (aproximativ 0,006 m)
Suprafața secțiunii transversale
– a valțurilor netede:
(5.8.)
– a valțurilor profilate:
(5.9.)
în care: = 1 – coeficient de proporționalitate când z = 4;
Fo – suprafața secțiunii transversale adâncite dintre două palete vecine, m2;
h – înălțimea paletei, m;
S – lățimea paletei, m;
(5.10.)
Productivitatea zdrobitorului se determină conform relației:
(5.11.)
în care: vm – viteza medie de deplasare a produsului prin spațiul dintre valțuri, m/s (sau viteza periferică a valțurilor);
– distanța (jocul) dintre valțuri, m (aproximativ 0,006 m);
l = 900 mm = 0,9 m – lungimea valțului;
– densitatea în vrac a strugurilor, kg/m3 (600 – 700 kg/m3);
Ku – coeficient de corecție care ține seama de neuniformitatea de alimentare cu produs a valțurilor, umplerea spațiului dintre valțuri (Ku=0,7 – 0,8).
Deoarece cunoaștem productivitatea zdrobitorului
Q = 40 t/h = 40000 kg/h =11,11 kg/s
putem calcula viteza medie de deplasare a produsului prin spațiul dintre valțuri
Relația pentru determinarea productivității poate avea și următoarea formă:
(5.12.)
în care: D = 200 mm = 0,2 m – diametrul valțului;
nm – turația medie a valțurilor, rot/min.
, (5.13.)
unde: n1, n2 – turația valțurilor (când turația lor este diferită).
Cu relația de mai sus putem determina turația medie a valțurilor
Pentru calculul orientativ al puterii motorului electric de acționare a valțurilor zdrobitorului poate fi folosită și relația empirică:
, (5.14.)
în care: dm 10 mm – diametrul mediu al bobiței de struguri;
K – coeficient în funcție de proprietățile fizico-mecanice ale strugurilor, profilul valțurilor (pentru valțuri cilindrice K= 0,194 – 0,338; pentru valțuri profilate K= 0,136 – 0,164);
D – diametrul valțului, m;
l = 0,9 m – lungimea valțului, m;
n – turația valțurilor, rot/min.
În cazul nostru puterea motorului electric este dată și are valoarea N = 10 kW
Puterea consumată pentru separarea ciorchinilor poate fi determinată cu relația:
, (5.15.)
în care: Qz – productivitatea zdrobitoarelor, kg/s;
a – lucrul mecanic specific al desciorchinătoarelor, Nm/kg [a=(82,4 – 130,8) Nm/kg].
5.6. Calculul parametrilor principali ai scurgătorului cu șnec
Pentru calculul productivității reale a scurgătoarelor cu șnec Qr, pe baza prelucrării datelor experimentale, se recomandă formula:
, (5.16.)
în care: Qt – productivitatea teoretică a scurgătorului cu șnec
, (5.17.)
în care: D – diametrul exterior al șnecului, m;
d – diametrul arborelui, m;
s – pasul melcului, m (se recomandă s = 0,8 D);
n – turația melcului, rot/min;
– masa volumetrică a boștinei, kg/m3;
Ku – coeficientul de umplere a secțiunii de lucru a șnecului (Ku = 0,3 – 0,6);
Ki =1/cos, unde este unghiul de înclinare a șnecului (la = 0o, Ki = 1 la = 15 – 30o, Ki = 0,8 – 0,9);
Z = 1 – numărul de șnecuri ale utilajului;
K1 – coeficient ce ține seama de cantitatea reală de must care iese din scurgător (la o cantitate de 40 – 65 dal/tonă, K1 = 1,05 – 0,86);
K2 – coeficient care ține seama de micșorarea productivității la prelucrarea boștinei cu ciorchini K2 = 0,96 – 0,98);
K3 – coeficient care ține seama de prezența în scurgător a obturatorului, care influențează scurgerea uniformă a boștinei și deci și a mustului răvac (la cantități de must de 40 – 50 dal/t, K3 =1, iar la 55 – 70 dal/t, K3 =1,0 – 1,27);
K4 – coeficient care ține seama de forma orificiilor pe cilindrul scurgătorului (la o suprafață activă de 10 % din suprafața de lucru și diametrul orificiilor de 0,6 – 2,5 mm, K4 = 0,75 – 0,94);
K5 – coeficient care ține seama de mărimea stratului de boștină refulat în lungul spirei și prin spațiul (jocul) radial dintre șnec și cilindrul perforat (la o turație de n=1 – 10 rot/min, K5 =1 – 0,65, iar în cazuri generale K5 =n-0,181);
K6 – coeficient de echivalare a productivității scurgătorului după boștină la productivitatea după struguri (K6 =1,75);
K7 – coeficient care caracterizează variația productivității în funcție de parametrii geometrici ai utilajului (pentru scurgătoare cu diametrul cilindrului perforat de până la 800 mm, K7 =1).
5.7. Calculul parametrilor principali ai pompei centrifuge tip VȚN – 40
Productivitatea teoretică a pompei centrifuge:
unde: D – diametrul exterior al rotorului, m;
B – lățimea paletei, m;
c – viteza absolută de ieșire a lichidului, m/s;
– unghiul dintre direcțiile vitezei absolute și cea unghiulară de ieșire.
Presiunea teoretică:
unde: H – presiunea teoretică;
r – randamentul pompei, egal cu 0,8 – 0,95;
– coeficient care ia în considerație numărul final de palete în pompă, egal cu 0,6 – 0,8;
hr – presiunea reală.
Deoarece cunoaștem presiunea reală hr = 0,20 Mpa, putem calcula presiunea teoretică.
5.8. Calculul parametrilor principali ai centrifugei filtrante cu talere cu funcționare continuă
Productivitatea centrifugei
Calculul se efectuează cu ajutorul ecuației de filtrare, la diferențe ale presiunilor și la viteze de filtrare constante.
Aici este presiunea condiționată de forța centrifugă, Pa;
1 – densitatea lichidului, kg/m3;
rp – raza interioară a rotorului, m;
rs – raza suprafeței cilindrice a lichidului, m;
Smed – aria suprafeței medii de filtrare, m2;
ro – rezistența specifică medie a precipitatului, m-2;
hpr – grosimea medie a stratului de precipitat, m;
– vâscozitatea dinamică a lichidului, Pas.
În acest caz valoarea b depinde de construcția centrifugei.
Productivitatea reală se calculează cu relația:
Puterea de demaraj reprezintă puterea furnizată din momentul de repaus până la atingerea turației de regim.
în care: Na – puterea necesară pentru aducerea maselor în mișcare ale centrifugei de la starea de repaus la turația de regim;
Nb – puterea necesară pentru aducerea lichidului centrifugat la turația de regim;
Nc – puterea necesară pentru învingerea frecării arborelui centrifugei în lagăre;
Nd – puterea necesară pentru învingerea frecării dintre centrifugă și aerul înconjurător;
Ne – puterea necesară pentru învingerea unor rezistențe interioare suplimentare.
Puterea de regim este puterea necesară în toate etapele centrifugării, desfășurate la turația de regim și se calculează astfel:
Nr = Nb + Nc + Nd + Ne
,
unde: H – înălțimea părții cilindrice a tamburului;
s – grosimea peretelui tamburului;
t – densitatea materialului tamburului;
t – timpul de demaraj.
unde: m – densitatea materialului (suspensiei) supus centrifugării.
La centrifugele uzuale se recomandă R1 = 0,71 R2
unde: – coeficientul de frecare al arborelui în lagăre ( = 0,07 – 0,10);
G – greutatea totală a pieselor în rotație ale centrifugei împreună cu materialul încărcat;
r – raza arborelui în dreptul lagărului.
unde: – coeficient adimensional de frecare ( = 2,3);
D2 – diametrul exterior al centrifugei;
a – greutatea specifică a aerului;
vp – viteza periferică a centrifugei.
unde: kd – coeficient care ține seama de direcția de evacuare a sedimentului (kd = 1,1 la curgere radială;
Re – distanța de la axa centrală a tamburului la orificiul sau duza de evacuare;
Q – productivitatea sau debitul centrifugei.
5.9. Calculul parametrilor principali al cisternei de macerare-fermentare tip BA – 1
Cinetica procesului de fermentare este stabilită de relația:
,
unde: Kv – constanta de viteză a fermentării alcoolice;
– timpul de fermentare;
So, S – concentrațiile de zahăr, corespunzătoare la începutul fermentării și în momentul .
Metodica de calcul, fundamentată pe egalitatea vitezei de creștere a drojdiei și pe viteza de diluare, în condițiile de desfășurare a fermentării, stabilește formula pentru determinarea productivității instalațiilor cu funcționare continuă, sub forma:
unde: Vu – volumul util al utilajului;
t – temperatura de fermentare, oC.
cunoscându-se valorile lui Kv. se poate determina timpul necesar pentru fermentarea cantității date de zahăr și de asemenea volumul bateriei de fermentare la un debit dat de must sau mărimea debitului de must la volume date și respectiv productivitatea bateriei de rezervoare.
[NUME_REDACTAT] [dal/zi] poate fi calculată, pentru instalații de tip BA – 1, cu formula experimentală:
,
în care: – volumul util al rezervorului principal (primar), dal;
C – gradul de zahăr al mustului, care este supus fermentării, %.
Intervalul între două alimentări cu must este:
,
unde: – volumul unei singure treceri de lichid, în rezervor, în dal (= 90 – 91 dal).
Practic durata unui ciclu s-a stabilit la valoarea = 20 min.
Deoarece cunoaștem valoarea productivității Qc = 7000 dal/zi, putem calcula volumul unei singure treceri de lichid:
Numărul rezervoarelor, n, în baterie se determină în funcție de gradul de fermentare a zahărului. Acest calcul se face pentru stabilirea necesarului de utilaje de fermentare:
unde: M – cantitatea de vin, de un singur sort, care este primită în combinatul de vinificație în decursul unui sezon, tone;
q – cantitatea de must obținut dintr-o tonă de mustuială, dal/t;
Qc – productivitatea instalației de fermentare, dal/zi;
T – durata unui sezon de activitate, zile.
Cantitatea de căldură excedentară [W], care este necesară să se obțină la fermentare este dată de relația:
unde: V – volumul de must în instalația de fermentare, m3;
– cantitatea de căldură, obținută dintr-un kg de zahăr prin fermentare (în medie q = 586 103 J);
m1 – cantitatea de zahăr fermentat în must, în %;
m2 – cantitatea de zahăr, care fermentează într-o secundă, în %, din cantitatea totală de zahăr din must.
La fermentarea mustului, căldura se pierde, parțial prin suprafața instalației de fermentare în mediul înconjurător, Q1 (determinată prin metodica generală de calcul termic), și parțial, este preluată de gazele care se degajă prin fermentare, Q2.
Cantitatea de căldură, preluată de CO2 și de vaporii de apă-alcool, se determină în funcție de cantitatea acestor gaze, care se degajă într-o oră în perioada fermentării intensive (tumultoase).
La fermentarea a 1 kg de zahăr rezultă 0,4 kg CO2 și 0,49 kg alcool.
Cantitatea de căldură Q2 preluată de CO2 este:
,
unde: t – temperatura de vaporizare a masei formate, K;
c – capacitatea calorică a CO2 (c = 880 J/kgK);
– durata fermentării, h.
Cantitatea de căldură, preluată de vaporii de apă-alcool se determină, preliminar, din cantitatea de alcool (în %) din vapori:
– pentru vaporii de alcool:
– pentru vaporii de apă:
,
unde: G – cantitatea de vapori de alcool și de vapori de apă, kg/s;
a – cantitatea de vapori de apă, %;
al – căldura specifică a alcoolului, J/kg;
a – căldura de vaporizare a vaporilor de apă la temperatura mustului fermentat, J/kg.
Cantitatea totală de căldură, preluată de vaporii de apă-alcool este:
Q3 = Qal + [NUME_REDACTAT] de căldură, care se elimină din produsul supus fermntării este dat de relația:
Q0 = Q – Q1 – Q2 – Q3
Valoarea Q0 este utilizată pentru calculul echipamentelor de răcire forțată, în construcția instalațiilor de fermentare continuă.
Capitolul VI
6. Calculul și proiectarea presei mecanice cu acțiune continuă.
Presa este acționată de un motoreductor de tipul M 2 HM 160 x 31,25 x 7,5/1500 – T1 – 11 care este un motoreductor cilindro-melcat în două trepte cu următoarele caracteristici:
– turația arborelui de antrenare (I), nI = 1500 rot/min;
– puterea instalată, P =7,5 kW;
– raportul de transmitere total,
i = iI iII = 1,25 25 = 31,25
Turația axului II va fi:
Turația axului III va fi:
6.1. Calculul transmisiei prin lanț.
Transmisiile prin lanț nu transmit mișcarea prin frecare, deci nu necesită realizarea unei forțe de întindere care să solicite arborii, au capacitate portantă mult mai mare la același gabarit, pot lucra la temperaturi de 180 – 200oC (pentru transmisii cu ungere) sau chiar 800oC, dacă elementele lanțului sunt executate din oțeluri termorezistente.
Folosirea transmisiilor cu lanț este limitată de unele dezavantaje, dintre care cel mai important este înfășurarea poligonală a zalelor pe dinții roții. Efectul înfășurării poligonale, asociat cu ciocnirea dinte-rolă, produce forțe dinamice, șocuri, vibrații și zgomot. Aceste efecte pot fi mult reduse prin construcția unor lanțuri speciale și prin proiectarea, execuția și montarea corectă a transmisiilor cu lanț.
În cadrul presei mecanice cu acțiune continuă s-a folosit o transmisie prin lanț articulat cu role.
Lanțul utilizat este de tipul lanț dublu 16A – 2 (STAS 5174 – 66) ale cărui caracteristici sunt:
– Puterea de transmis
în care: PD – puterea aleasă din diagrama de puteri pentru lanțuri;
cp – factorul de încărcare al transmisiei ales în funcție de coeficientul de suprasarcină cs = 2.
– Determinarea lungimii lanțului
în care: A = 360 mm, distanța axială;
z2 = 33 dinți;
p = 25,4 mm, pasul.
Deoarece nu se cunoaște z1 acesta se poate determina din raportul de transmitere
în care: n1 = nIII – turația roții 1 de lanț;
n2 – turația roții 2 de lanț (turația elicelor presei).
– Determinarea numărului de zale
– Distanța axială în pași sau zale
pași
Verificarea lanțului.
a) Rezistența la uzare se apreciază prin presiunea efectivă de contact.
unde: F1 – forța din ramura conducătoare,
și reprezintă forța utilă;
P = 2,5 kW – puterea de transmis;
v – viteza lanțului (m/s);
Viteza se va calcula cu relația: v = 2 R2
în care și
este raza cercului de divizare a celei de-a doua roți de lanț.
Deci viteza va fi: v = 2 R2 = 2,3 133,69 10-3 = 0,3 m/s
Atunci , reprezintă forța utilă.
în care: Fc – forța centrifugă;
q =5,1 daN/m, greutatea lanțului pe metru liniar;
g =9,8 m/s2 accelerația gravitațională.
Fg ct q A (daN)
în care: Fg – forța de întindere a lanțului datorită greutății ramurilor transmisiei;
A = 360 mm, distanța axială;
q = 5,1 daN/m, reprezintă greutatea lanțului pe metru liniar.
, unde f – săgeata ramurii conduse;
f = A fr , unde fr = (1 – 3)%, reprezintă săgeata relativă;
Deci f = A fr = 360 0,02 = 7,2
Atunci,
și forța Fg va fi: Fg ct q A = 6,25 5,1 360 10-3 = 11,5 daN
Aa = a1 d3 = 179,07 mm2 și reprezintă aria de contact bolț-bucșă (a1 – lungimea bucșei; d3 – diametrul bolțului);
j = 2 numărul de rânduri de zale ale lanțului multiplu;
Pc adm – presiunea de contact admisibilă;
cu = 1, reprezintă coeficientul regimului de ungere și se alege în funcție de metoda de ungere;
crs = 0,73, reprezintă coeficientul regimului de solicitare;
cf – coeficientul drumului de frecare;
unde: i1,2 = 2,2, raportul de transmitere;
Ap = 360 mm, distanța dintre axe;
h = (8000 – 10000 ore), reprezintă durata de funcționare.
pca* = 290 daN/cm2 = 290 104 daN/m2 și reprezintă presiunea de referință admisibilă aleasă în funcție de viteză și numărul de dinți ai roții conducătoare.
Deci, se verifică.
b) Rezistența la rupere la oboseală a elementelor zalelor.
– la solicitare statică se exprimă prin intermediul coeficientului de siguranță (cst);
unde: Sr = 11400 daN și reprezintă sarcina statică minimă de rupere a lanțului
F1 – forța din ramura conducătoare.
, reprezintă forța tangențială;
, reprezintă forța centrifugă;
Fg ct q A = 6,25 5,1 360 10-3 = 11,5 daN, reprezintă forța de întindere datorată greutății ramurilor conducătoare;
, reprezintă forța dinamică din ramura conducătoare;
unde: p = 25,4 mm, pasul;
e = 0,5…0,75, este coeficientul de amortizare elastică a lanțului;
K =1…10, coeficient.
Deci,
Atunci, se verifică
– la solicitare variabilă prin prisma coeficientului de siguranță cv
se verifică
unde: cs = 2, este coeficient de suprasarcină.
c) Rezistența la șoc (spargere) a rolelor se face prin limitarea turației roții mici de lanț și a frecvenței ciocnirilor.
n1 n1max adm
n1max adm = 1150 rot/min
fx max adm =30 ciocniri/sec = 30 60 ciocniri/min = 1800 ciocniri/min
xt =52 zale
6.2. Calculul roților de lanț.
Forma, materialul și dimensiunile danturii și roților de lanț depind de tipul lanțului (cu bolțuri, cu bucșe, cu role), de felul și mărimea lanțului (simplu sau multiplu) de condițiile de exploatare (sarcină, viteză) și de condițiile de montaj.
Materialul din care sunt confecționate roțile de lanț este OT 450.
Caracteristicile tehnice ale roții de lanț conduse sunt:
Calculul geometric al danturii roților de lanț.
– Diametrul de divizare.
Dd2 = 267,37 mm, este dat
– Diametrul de fund.
Di1 = Dd1 – d1 = 122,2 – 15,88 = 106,32 mm
Di2 = Dd2 – d1 = 267,37 – 15,88 = 251,49 mm
– Diametrul de vârf.
De 2 = 279,45 mm, este dat pe desen
– Dimensiunea peste role
M2 = 289,94 mm, este dat
– Raza locașului rolei.
R12 = 8,019 mm, este dat
– Unghiul locașului rolei.
2 = 137016’22”, este dat
– Raza flancului dintelui.
– Înălțimea dintelui.
kd 2 = De 2 – Di 2 = 279,45 – 251,49 = 27,96 mm
– Lățimea dintelui funcție de numărul de zale j și pasul p.
B1 = 0,93 amin = 0,93 15,88 = 14, 77 mm 15,08 mm luat din desen
amin = 15,88 mm, reprezintă lățimea interioară
– Lățimea danturii.
B2 = B1 + e = 14,77 + 29,29 = 44,06 mm 44,37 mm luat din desen
e = 29,29 mm, reprezintă distanța între rânduri
– Pasul unghiular al danturii.
1 = 360o / z1 = 360o / 15 = 24o
2 = 10o54’, este dat
– Teșirea dintelui.
f = (0,10…0,15) p = 0,12 25,4 =3 mm
– Raza de teșire minimă.
R3 min = p = 25,4 26 mm
– Raza de racordare la obada roții.
R4 ef = 0,4
– Toleranța bătăii radiale.
TBr 1 = 0,0008 Dd 1 +0.08 = 0,0008 122,2 + 0.08 = 0,177 mm
condiția este ca 0,15 TBr 0,76
Deci, 0,15 < TBr 1 = 0,177 < 0,76
TBr 2 = 0,30 mm
Deci, 0,15 < TBr 2 = 0,30 < 0,76
– Toleranța bătăii frontale.
TBf 1,2 = 0,30 mm
condiția este ca 0,15 TBr 0,76
Deci, 0,15 < TBr 1 = 0,30 < 0,76
– Diametrul exterior al obezii.
unde: b1 = 24,13 mm reprezintă lățimea eclisei
b) Calculul geometric al roților de lanț.
– Diametrul butucului.
Db k1 d , unde k1 = 1,45
Db 1 k1 d1 = 1,45 55 80 mm
Db 2 k1 d2 = 1,45 65 95 mm
– Diametrul obezii.
Dob 1 = Dd 1 – 1,8 p = 122,2 – 1,8 25,4 = 76,5 mm
Dob 2 = 213 mm, este dat în desen
– Grosimea discului.
s1 = 0,3 (Db 1 – d1) = 0,3 (80 – 55) = 7,5 mm
s2 = 14 mm, luată din desen
– Diametrul alezajului (câmpului de toleranță H7).
dmax 2 = (De 2 – k2) 1,5 = (279,45 – 30) 1,5 = 374,175 mm
– Raza de racordare.
R1 = 0,4 s1 = 0,4 7,5 = 3 mm
R2 = 0,4 s1 = 0,4 14 6 mm
– Lungimea butucului.
L1 = (0,8…1.8) d1 = 0,8 55 44,37 mm
L2 = 44,37 mm, este dată pe desen.
6.3. Calculul transmisiei prin roți dințate.
Transmisia prin roți dințate, denumită și angrenaj, este mecanismul format din două sau mai multe roți dințate aflate în angrenare. Angrenajul asigură, datorită danturii roților, o transmitere prin formă și cu raport de transmitere constant a mișcării de rotație și a momentului de torsiune între doi arbori necoaxiali, realizându-se în general o modificare a momentului de torsiune, respectiv a turației.
Angrenajele sunt cele mai folosite transmisii mecanice datorită avantajelor semnificative pe care le prezintă: siguranță și durabilitate mare, randament ridicat, gabarit redus. Ca dezavantaje se pot reține următoarele: tehnologie complicată, cost mare, zgomot și vibrații în funcționare.
În cazul presei continue materialul din care sunt realizate roțile dințate este OLC 45.
Caracteristici tehnice ale roții dințate conduse:
Elemente geometrice ale angrenajului.
– Raportul de transmitere.
deoarece n1 = n2 = 22 rot/min și z1 = z2 = 14 dinți
– Diametrele de divizare.
d1,2 = m z1,2 = 14 14 =196 mm
– Diametrele de bază.
db 1,2 = d1,2 cos = 196 cos 20o = 184,2 mm
în care = 20o, reprezintă unghiul profilului de referință
– Diametrele de rostogolire.
în care = w = 20o și w reprezintă unghiul de rostogolire
– Diametrele de picior.
unde: în cazul angrenajului nedeplasat sau zero (la care diametrele de rostogolire coincid cu diametrele de divizare și unghiul de rostogolire este egal cu cel de divizare) avem x1 = x2 = 0
hof* = 1,25, reprezintă coeficientul înălțimii piciorului de referință
Deci,
– Diametrele de cap.
unde: hoa* = 1, reprezintă coeficientul înălțimii capului de referință;
Verificarea jocului de la piciorul danturii:
– Înălțimea dinților
– Unghiul de presiune la capul dintelui.
– Arcul dintelui pe cercul de cap.
Pentru evitarea știrbirii dintelui la vârf se recomandă , va rezulta , deci se verifică.
– Lățimea danturii roților.
Lățimea danturii roții conducătoare este b1 = 52 mm, valoare luată din desen. Pentru compensarea erorilor de montaj axial lățimea roții conducătoare se adoptă mai mare decât lățimea danturii roții conduse:
b1 = b2 +(2…6) mm, va rezulta b2 = 52 – 4 = 48 mm
– Gradul de acoperire.
6.4. Calculul forțelor din angrenajul cilindric cu dinți drepți.
Se consideră că forțele acționează pe cercul de divizare al roților.
Forțele tangențiale
– Forțele radiale
– Forța normală pe flancul dintelui
Cercetări speciale au arătat că pentru eficacitatea extracției mustului din pulpa de struguri prin presare în condiții statice, la începutul procesului, este suficient să se mărească presiunea cu 0,006 Mpa pe minut.
Într-un astfel de regim de presare, în 30 min. se extrage până la 80 % must din randamentul total al acestuia, în mustul obținut aflându-se maximum 100 g/l suspensie.
La presarea pastei groase proaspăt zdrobite, creșterea presiunii specifice pe minut nu trebuie să depășească 0,03 Mpa la începutul procesului, 0,13 – 0,145 Mpa – la jumătatea acestuia, iar în rest până la presiunea critică 1,6 – 2 [NUME_REDACTAT] pulpei în trepte ridicate de creștere a presiunii (0,05 – 0,1 Mpa/min) mărește viteza de extracție a sucului pe întreg ciclul de presare este mai mică și mustul se îmbogățește în suspensii.
Programul folosește la rezolvarea problemelor de cadre (grinzi) plane prin metoda deplasărilor fiind limitat la stucturi de max 45 noduri și 60 elemente. Datele se pot introduce în mod interactiv sau în format fișier. Programul afișează datele introduse și rezultatul rulării. Pentru ușurința verificării datelor și a rezultatelor se dispune de pre si post procesor care poate fi folosit cu următoarele taste:
-săgeți :mișcă desenul
-PageUp :mărește desenul
-PageDown :micșorează desenul
-n,N :numerotează nodurile
-e,E :numerotează elementele
-b,B :figurează blocajele
-f,F :figurează forțele de încărcare
-d,D :desenează deformata
-t,T :reprezintă eforturile pe bare
-Esc :ieșire din grafică
Date despre materiale
MAT E
1 1.0000000E+05
Date despre secțiuni
SECT A Iz
1 6.0000000E+00 1.8000000E+01
NOD BX BY BZZ X Y
1 1 1 1 0.0000 0.0000
2 0 0 0 5.5000 0.0000
3 0 0 0 11.0000 0.0000
4 0 0 0 16.5000 0.0000
5 0 0 0 22.0000 0.0000
6 0 0 0 27.5000 0.0000
7 0 0 0 33.0000 0.0000
8 0 0 0 38.5000 0.0000
9 0 0 0 44.0000 0.0000
10 0 0 0 49.5000 0.0000
11 1 1 1 55.0000 0.0000
ELEM I J MAT SECT
1 1 2 1 1
2 2 3 1 1
3 3 4 1 1
4 4 5 1 1
5 5 6 1 1
6 6 7 1 1
7 7 8 1 1
8 8 9 1 1
9 9 10 1 1
10 10 11 1 1
NOD FX FY MZ
1 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
2 0.0000E+00 -1.1000E+01 0.0000E+00
3 0.0000E+00 -1.1000E+01 0.0000E+00
4 0.0000E+00 -1.1000E+01 0.0000E+00
5 0.0000E+00 -1.1000E+01 0.0000E+00
6 0.0000E+00 -1.1000E+01 0.0000E+00
7 0.0000E+00 -1.1000E+01 0.0000E+00
8 0.0000E+00 -1.1000E+01 0.0000E+00
9 0.0000E+00 -1.1000E+01 0.0000E+00
10 0.0000E+00 -1.1000E+01 0.0000E+00
11 0.0000E+00 0.0000E+00 0.0000E+00
Capitolul VII
7. Calculul și proiectarea filtrului cu rame și plăci
Calculul filtrului cu rame și plăci constă în:
Determinarea numărului de rame și plăci. Dimensiunile plăcilor filtrante sunt 200×200 mm, în concordanță cu suprafața suportului filtrant.
Numărul de rame se calculează cu relația:
unde: V – volumul (l);
a – înălțimea ramelor (cm);
b – lățimea ramelor (cm);
c – grosimea ramelor (cm).
Calculul șurubului de strângere a elementelor filtrante ale filtrului cu rame și plăci.
Forța datorată presiunii pe placă:
F*= p S = 2 105 0,22 = 8000 N
Forța de strângere:
F= 1,5 8000 = 12000 N
Aleg ca material pentru șurub OLC 45 STAS 880 – 80, cu următoarele caracteristici mecanice:
– limita de curgere Rp0,2 = 400 N/mm2
– rezistența la rupere Rm = 660 N/mm2
– alungirea la rupere A5 = min. 18%
– duritatea Brinell (recopt) max. 207 HB
Diametrul interior al șurubului:
Aleg din STAS:
d1=18,5 mm p=4 mm
d2=21,5 mm L=200 mm
d=24 mm
filet cu profil pătrat.
Condiția de autofrânare:
= 0,08…0,1 pentru oțel pe bronz. Adopt =0,09
[NUME_REDACTAT] șurubului la solicitare compusă:
Mtot = Mt1 + Mt2
Mtot = 24241,91 + 11610 = 35851,91 [NUME_REDACTAT]:
4. Verificarea la flambaj a tijei șurubului: se face deoarece lungimea șurubului este suficient de mare.
lf = 2 l = 2 363 = 726 mm
unde lf – este lungimea de flambaj
Coeficientul de zvelteță se calculează cu relația:
în care:
este raza de inerție minimă
= 189 pentru OLC 45
< o
Metoda coeficientului de flambaj reduce verificarea la flambaj la verificarea la compresiune.
unde = 0,76
Deci vom avea:
Calculul agitatorului mecanic cu braț
Amestecătoarele mecanice realizează amestecarea cu diferite elemente mobile care se numesc brațe, palete, elice, etc.
Caracteristicile materialului supus amestecării care au importanță însemnată pentru alegerea și dimensionarea amestecătoarelor mecanice sunt consistența și coeziunea. În cazul amestecării lichidelor joacă un rol important vâscozitatea.
Amestecătoarele mecanice produc în lichide un anumit regim de curgere și în funcție de modul în care transmit cantitatea de mișcare către lichid pot fi de două feluri:
– agitatoare care transmit cantitatea de mișcare prin tensiunea tangențială, astfel încât transmiterea mișcării are loc în unghi drept față de direcția de mișcare a agitatorului;
– agitatoare care transmit cantitatea de mișcare prin presiunea paletelor exercitată asupra lichidului și în consecință în direcția de mișcare a agitatorului. Acest ultim tip este cel mai des întâlnit. Toate agitatoarele cu palete fac parte din această categorie.
Amestecătoarele cu brațe perpendiculare pe ax sunt amplasate în mod curent central față de vas.
Dimensiunile de bază ale amestecătoarelor simple variază în mod normal în următoarele limite:
Viteza periferică a paletelor:
1,25…2 m/s.
În recipientele în care se montează mai multe palete pe același ax, distanța dintre palete se alege în funcție de vâscozitatea mediului, între (0,3 – 0,8)d, la vâscozitate mai mare luându-se distanța mai mică.
Cel mai important element de calcul pentru amestecătoare este determinarea puterii necesare la axul motorului electric de acționare, deoarece puterea consumată de un amestecător care influențează direct bilanțul economic al amestecătorului.
În perioada de pornire consumul de energie este mai mare.
Puterea la axul motorului care antrenează dispozitivul în mișcare de rotație se calculează cu relația:
unde:
P1 – puterea necesară pentru amestecare, [W];
P2 – puterea consumată pentru acoperirea pierderilor prin frecare în racorduri, garnituri de etanșare (elemente mobile), [W];
P3 – puterea suplimentară de siguranță, [W], se alege în raport cu P1 – mai mare în cazul vaselor mai mici, respectiv mai mică în cazul vaselor mai mari.
P3= (0,08…0,25) P1
P2= G vpa
– coeficient de frecare, dimensional, în funcție de construcția lagărelor și a sistemului de ungere, =0,07…0,1.
G – greutatea elementelor în mișcare ale amestecătorului (ax, palete, roți de antrenare), [N];
vpa – viteza periferică a axului agitatorului, [m/s].
Termenul P1 depinde de natura materialului care se amestecă (densitatea și vâscozitatea), de geometria paletelor și a vasului și de regimul cinematic al amestecătorului.
Forța exercitată de un element de suprafață infinit zecimal dS al paletei asupra lichidului este:
în care:
– coeficient adimensional de rezistență;
v – viteza periferică a unui punct oarecare de pe suprafața paletei, [kg/m3];
ds – suprafața infinitezimală a paletei, [m2].
Pentru întreaga paletă, relația devine:
Punctul de aplicație al forței F, perpendiculară pe suprafața paletei se găsește într-un punct situat la jumătatea înălțimii paletei (h/2) și distanța ro față de axa amestecătorului care se calculează cu relația.
respectiv:
Puterea necesară rotirii paletei este:
P1= F vo
Unde vo reprezintă viteza periferică a punctului de aplicație al rezultantei forțelor:
rezultă:
P1= 3 n3 h (r24 – r14)
Termenul r14 poate fi neglijat în comparație cu r24
P1 3 n3 h r24
Considerând d=2 r2 și notând raportul , rezultă:
P1= 3 n3 d5
unde h = d și
[NUME_REDACTAT] a constatat că valoarea constantei depinde de numărul lui Reynolds, astfel:
reprezintă vâscozitatea cinematică a lichidului [m2/s]
Rezultă expresia puterii necesare amestecării:
(*)
în care și q reprezintă constante date tabelar în funcție de caracteristicile geometrice ale amestecătorului.
În tabelul următor sunt prezentate caracteristicile geometrice ale unui amestecător cu două palete, și valorile constantelor și q:
Pentru cazul în care amestecătorul are alte dimensiuni geometrice decât cele din tabelul de mai sus, relațiile dintre caracteristicile geometrice fiind:
relația (*) exprimând puterea necesară amestecării se corectează cu un factor de corecție:
Se impune precizarea ca expresia (*) reprezintă puterea necesară unei singure palete, în cazul mai multor palete, puterea necesară amestecării trebuind multiplicată cu numărul de palete.
Pentru cazul în care paletele sunt înclinate față de direcția de mișcare, suprafața activă luată în calcule reprezintă proiecția suprafeței paletelor în plane perpendiculare pe direcția de mișcare.
Puterea consumată pentru amestecare depinde și de starea suprafeței peretelui vasului. În calculul de mai sus s-a considerat suprafața interioară a vasului netedă, fără să existe frecare chiar între lichid și paletă. Se mai observă că puterea calculată nu ține seama de alte rezistențe suplimentare ca de exemplu serpentine pentru schimb de căldură, țevi pentru termometre, etc., care măresc consumul de energie în procesul de amestecare. De toate acestea trebuie să se țină seama la alegerea lui P3 funcție de P1.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Flux Tehnologic de Fabricare a Vinurilor Albe (ID: 1595)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.