Оборудование для первичной переработки винодельческого сырья МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего пРофессионального образования российский государственный аграрный университет – МСха имени К.А. Тимирязева (ФГОУ ВПО ргау - МСХА имени К.А. Тимирязева) Кафедра процессов и аппаратов перерабатывающих производств на тему: «Оборудование для первичной переработки винодельческого сырья» Выполнил студент 405гр, Старикова Е.В. Преподаватель: Москва, 2009 Содержание 1. Оборудование для приемки и переработки сырья 2. Средства доставки и приемки винограда и подачи его на переработку 3. Бункера-питатели 4. Дробилки-гребнеотделители 5. Валковые дробилки-гребнеотделители 6. Ударно-центробежные дробилки-гребнеотделители 7. Стекатели, настойники, экстракторы 8. Моечные машины и инспекционные устройства 9. Измельчающие машины 10. Поточные линии переработки винограда и плодово-ягодного сырья 11. Оборудование для получения спирта ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ДОСТАВКИ, ПРИЕМКИ И ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ Виноград в стадии технологической зрелости собирают ручным или машинным способом. Преобладающий в настоящее время ручной сбор винограда - весьма трудоемкий и малопроизводительный процесс. Поэтому определенные перспективы имеют виноградоуборочные ма­шины, работающие по принципу среза гроздей, их всасывания (пневма­тические) или встряхивания (вибрационные). Последние внедряются наиболее успешно. Собранный виноград доставляется на завод различными транс­портными средствами, причем с момента сбора его до начала перера­ботки должно пройти не более 4 ч. Приемка винограда состоит в определении его количества и качест­ва. Количество определяется как разница в результатах взвешивания транспортного средства при въезде на завод с виноградом и после вы­грузки винограда при выезде с завода. Анализ качества состоит в опреде­лении внешнего вида винограда и кондиций сусла по сахаристости и ки­слотности. Переработка винограда ведется в соответствии с установлен­ным технологическим направлением использования партии на поточных линиях, обеспечивающих приемку и подачу его на дробление, чаще всего совмещаемое с отделением гребней, обработку мезги в зависимости от технологической схемы и получение нескольких фракций сусла для по­следующего осветления и сбраживания для производства белых вин либо получение почти готовых виноматериалов для производства красных вин. В состав поточных линий переработки винограда в качестве основ­ного оборудования входят бункера-питатели, дробилки-гребнеотдели-тели, стекатели, прессы, оборудование для обработки мезги. Плодово-ягодное сырье также перерабатывается на поточных ли­ниях, состоящих из устройств для его мойки и инспекции, измельчения, обработки мезги (нагреванием, ферментными препаратами, СВЧ и др.) и извлечения сока. Средства доставки и приемки винограда и подачи его на переработку Транспортные средства. Виноград доставляют на переработку в основном так называемым бестарным способом. При транспортирова­нии винограда, особенно для производства марочных вин, ягоды не должны раздавливаться во избежание окисления, спонтанного забраживания и инфицирования сусла. Поэтому высота слоя винограда не должна превышать 60 см; не допускается уплотнение винограда. При бестарном транспортировании винограда используются спе­циальные контейнеры КВА (они известны и иод маркой БКВ-2.8), обычные самосвалы (с обязательным покрытием внутренних поверх­ностей кузовов защитными средствами), прицепные тележки ТВП-2,5. Наиболее распространен контейнер КВА. представляющий собой металлическую емкость, изготовленную из листовою материала. По бортам емкость усилена уголками. Задняя стенка контейнера наклонена мод углом 40-45° к плоскости дна. Контейнер устанавливается на плат­форме 1рузового автомобиля. Задняя часть контейнера закрепляется с помощью шарнира, вокруг которого контейнер может поворачиваться на угол до 70°. Вверху передней части контейнера имеется скоба для крюка электростали или лебедки. Части контейнера, соприкасающиеся с виноградом, как правило, покрываются защитными покрытиями. Разгрузка контейнера осуществляется при опрокидывании его во­круг шарнирной оси с помощью подъемного приспособления. Грузо­подъемность контейнера КВА - 2-3 г. Прицепная тракторная тележка ТВП-2,5 представляет собой плат­форму из тонколистовой стали, установленную на раме с четырьмя коле­сами и дышлом. При разгрузке тележки платформа может опрокидывать­ся в правую и левую стороны. Как правило, к трактору присоединяют по три тележки. Суммарная грузоподъемность трех тележек ТВП-2.5 - 2,5 т. В зарубежном виноделии предпочтение отдается транспортным средствам с разгрузкой в обе стороны. Это позволяет уменьшить затра­ты времени на подъезд их к бункеру, так как в этом случае возможен заезд сбоку. С другой стороны, применение таких средств требует не­сколько большей площади разгрузочных площадок для маневрирования и не позволяет одновременно разгружать несколько транспортных средств в расположенные рядом бункера. Нормы технологического проектирования заводов но переработке винограда предусматривают определенные показатели по использова­нию грузоподъемности транспортных средств и времени их простоя при взвешивании и разгрузке в зависимости от вида средства и номинальной грузоподъемности. Например, для контейнера КВА коэффициент ис­пользования грузоподъемности составляет 0.75, время одного взвеши­вания - 2 мин, а простоя при разгрузке - 6 мин. Прием винограда рассчитывается на 10 ч в сутки при некоторой неравномерности поступления сырья в течение дня, учитываемой по­правочным коэффициентом 1,4. Длительность сезона (расчетная) при­нимается 20 сут. Средства приемки винограда и отбора проб. Количество поступающего винограда определяют взвешиванием транспортных средств на цифропоказывающих и регистрирующих автомобильных плач форменных весах РС-10Ц13, РС-30Ц13А (АЦ-ЗОС), РС-10Ц13А, РС-15Д24А (с преде­лами взвешивания соответственно 0,5-10; 1,5-30; 0,5-10 и 0,75-15 т) и др. При взвешивании одновременно отбирают пробы винограда для анализа. Отбор проб может производиться специальными пробоотбор­никами СПВ, разработанными в различных модификациях. Типовым является стационарный пробоотборник СПВ-1М (рис. 1.1). Он представляет собой устройство, смонтированное над автовесами и предназначенное для объективного отбора средней пробы из партии ви­нограда в виде отжатого сусла. Анализ состоит в определении сахаристо­сти и кислотности отобранного сусла. Выжимка из пробо-оттборного уст­ройства выпадает в тару для винограда. Пробоотборник может перемещаться по горизонтали вперед-назад но радиусу, поворачиваться вокруг вертикальной оси и перемешаться в вертикальной плоскости вверх-вниз. Перемещение по радиусу осуществляется при помощи каната, кото­рый намотан на барабан, насаженный на выходной вал исполнительного механизма (рис. 1.1,6), концы каната связаны с консолью. При вращении барабана консоль с пробоотборным устройством перемещается по направ­ляющим роликам. Скорость при перемещении по радиусу 8 м/мин, при повороте - 175 об/мин, ход но радиусу 2 м, угол поворота 130°. Поворот вокруг вертикальной оси происходит с помощью цилинд­рического прямозубого колеса, насаженного на выходной вал электри­ческого исполнительного механизма 3 (см. рис. 1.1, в) и зубчатого сек­тора, неподвижно закрепленного на ходовой вертикальной тубе. Перемещение пробоотборника в вертикальной плоскости вверх-вниз осуществляется при помощи каната, намотанного на барабан. Кон­цы каната связаны с ходовой трубой, которая при вращении барабана перемещается по направляющей тубе. Ход вертикального перемеще­ния 1.5 м, скорость при перемещении вниз 3.75 м/мин, вверх (ускорен­ная) - 7,5 м/мин. Пробоотборник обеспечивает отбор 30 проб в час; продолжитель­ность отбора одной пробы при трехкратном погружении - 2 мин; объем пробы, отбираемой за одно погружение - 300 мл; мощность установ­ленных электродвигателей - 1,4 кВт. Разработана также конструкция пробоотборника марки СПВ-2. В пробоотборниках СПВ может быть использовано специальное устройство в виде полого цилиндра с дистанционным запиранием, что позволяет одновременно с технологическим анализом сусла отбирать пробы винограда для инспекции его внешнего вида. Рис. 1.1. Пробоотборник СПВ-1М: а общий вид ( I - опора; 2 - механизм перемещения стрелы; 3 - стрела; 4 - при­вод: 5 - выключатель; 6 - пробоотборное устройство; 7 - механизм подъема стрелы); б - пробоотборное устройство ( I . 8 - ножи: 2 - кожух: 3 - шнек: 4 -трубка; 5 - вал; 6 - камера: 7 - стакан!: в - кинематическая схема {1,6- редук­торы; 2, 5 - электродвигатели; 3, 4 - исполнительные механизмы; 7 - шнек) Бункера-питатели Виноград из транспортных средств выгружается в бункера-питатели, служащие одновременно в качестве накопителей винограда и устройств, равномерно подающих его на дробление. Бункера имею! транспортирующие устройства, в большинстве случаев шнеки из коррозиестойкой стали, расположенные поперечно или продольно отно­сительно стены дробильно-прессового отделения. Сами бункера выполнены из бетона с соответствующим покрытием в виде плиток, а в последних выпусках - в виде металлических листов. Разработано несколько моделей бункеров-питателей серии 13БШ производительностью 10/20, 20/30, 30/50 (в первом варианте производи­тельности частота вращения шнеков меньше) и 100 т/ч. С конструктивной точки зрения это несложные устройства. Количество шнеков в бункерах-питателях от одного до трех, диаметр шнеков 400-634 мм, частота вра­щения 7.1-14.45 об/мин эти параметры зависят от производительности). На рис. 1.2 показаны общие виды бункеров-питателей ВБШ-101 и ВБШ-50, а также их кинематические схемы. В последнее время предпочтение отдастся стальным бункерам вме­сто железобетонных, что весьма рационально, так как последние имеют ряд эксплуатационных недостатков, в том числе с точки зрения про­мышленной санитарии и трудностей ремонта. Исследования конструкций бункеров-питателей показали, что для надежной их работы большое значение имеет конфигурация внутренних рабочих плоскостей. Бункера могут иметь одну отвесно вертикальную и одну наклонную стенки (рис. 1.3, а) или две наклонные стенки (рис. 1.3, б). В варианте а виноград практически не зависает. Конструкция подшнекового дна в вариантах а и б также способствует свободному проходу вино­града. Немаловажное значение с этой точки зрения имеет и диаметр шне­ка: его целесообразно принимать не менее 400 мм. Для обеспечения равномерной подачи винограда и во избежание за­бивания разгрузочного окна и стыкового элемента между бункером и дро­билкой разгрузочное окно должно быть защищено отсекателем (рис. 1.3,«). Для бункеров-питателей большой производительности желательно также, чтобы во время разгрузки контейнера удар приходился на наклонную плос­кое , расположенную над шнеком, а не на сам шнек. Равномерной подаче винограда способствует регулирование частоты вращения шнеков, позво­ляющее изменять их производительность в широких пределах. Рис. Бункера-питатели: а. б - общие виды соответственно ВБШ-10 и ВБШ-50: в, г - кинематические схемы соответственно ВБШ-10 и ВБШ-50 Интерес представляют бункера-питатели, разработанные фирмой «Sernagiotto» (Италия), в которых над транспортирующим шнеком па­раллельно располагается шнек меньшего диаметра (рис. 1.3. г), препят­ствующий образованию сводов винограда. Минимальная вместимость приемного бункера равна максимальной вместимости кузова самосвала или контейнера, доставляющего виноград на переработку, плюс объем винограда, равный 3-5-минутной производи­тельности дробильно-гребнеотделяющей машины, установленной на заводе. Виноград может находиться в бункере не более 0,5 ч. Практика по­казала, что при грузоподъемности существующих транспортных средств 2-3 т минимальная вместимость бункера должна составлять 5-6 т. Рис. 1.3. Конструкции бункеров-питателей: а — с вертикальной и наклонной стенками: б - с двумя наклонными стенками: в - с отсекателем: г -с двумя шнеками (фирмы « Sernagiotlo ») Пропускная способность П (в кг/с) шнеков бункеров-питателей по винограду, если отбор сусла из-под них не производится, рассчитывает­ся по обычной методике: где D - наружный диаметр шнека, м: d - диаметр вала, м; S - шаг шнека, м (при­нимается 0.8 D ); п - частота вращения шнека, об/мин: р - объемная масса вино­града (600 кг/м): <р - коэффициент сечения желоба шнека (0,8-0,9); с - коэффициент, учитывающий наклон шнека (при угле наклона 15-30° с = 0,9): т - количество шнеков. Дробилки-гребнеотделители Начальная операция при переработке винограда - его дробление. Под дроблением понимается разрушение целости кожицы ягод и их кле­точной структуры, облегчающее получение сока. Степень измельчения винограда существенно влияет на выход сусла-самотека и скорость суслоотделения: чем интенсивнее разрушение, тем больше выход сусла, но хуже его качество, так как сильное дробление приводит к обогащению сусла обрывками кожицы, мякоти и другими взвешенными частицами. Разрушение клеток в дробильно-гребнеотделяющих машинах осуществ­ляется путем механического воздействия на виноград; при этом перети­рание и дробление гребней и семян должно быть по возможности мини­мальным во избежание обогащения сусла дубильными веществами. Процесс дробления винограда производится с отделением гребней или без отделения их. В первом случае в сусле меньше дубильных ве­ществ, зато во втором несколько ускоряется суслоотделение (на стека-гелях и при прессовании) за счет того, что гребни препятствуют спрес­совыванию мезги и улучшают дренаж. Кроме того, при приготовлении специальных типов вин предусматривается переработка винограда без отделения гребней. Современные дробильно-гребнеотделяющие машины но спосо­бу разрушения кожицы ягод можно разделить на раздавливающие при помощи профильных валков и разрушающие за счет удара при помощи бичей. В принципе измельчение винограда можно осущест­влять и на дробильных машинах других типов: лопастных, роторных, молотковых, однако в отечественном виноделии они не нашли рас­пространения. Кроме того, дробилки-гребнеотделители могут быть объединены с другими машинами (весами, стекателями, насосами и др.) в агрегаты. Валковые дробилки-гребнеотделители Основными рабочими органами, от которых зависит эффективность работы валковой дробилки-гребнеотделителя, являются валки и гребнеотделитель. В настоящее время применяют профильные валки, геометрия и ки­нематические условия действия которых способствуют тому, что при попадании между выступами и впадинами валков грозди подвергаются меньшему перетиранию. Рабочий процесс дробления приближается к наиболee рациональному варианту - раздавливанию гроздей в результа­те параллельного сближения плоских дробящих поверхностей. Профильные валки выполняют четырех-, шести- или восьмистными. Валки изготовляют из различных материалов: черных металлов с покрытием, дерева, камня, а в последнее время чаще всего из резины (либо обрезиненными). Рис. 1.4. Валковые дробилки: а - общий вид ВГД-20 ( I , 3 - валки: 2 - бункер: 4 - цлииндр; 5 - вал: 6 - бич: 7 - лоток; 8 - шнек; 9 - заслонка); б, в - кинематические схемы соответствен­ но ВГД-20 и ВДВ-100 При работе без гребнеотделителя заслонка устанавливается в край­нем правом положении, дробленая масса непосредственно из-под вал­ков проваливается в нижнюю часть машины и шнеком выносится к вы­ходному патрубку. Установлено, что наиболее эффективный способ гребнеотделения состоит в сочетании ударного воздействия на продукт с протиранием его по сепарирующей поверхности рабочих органов. Этот способ и по­ложен в основу промышленных гребнеотделяющих устройств. Вместе с тем следует отметить, что технология, механизм процесса и энергетика валковых дробилок изучены недостаточно. В принципе, энергия в валковой дробилке-гребнеотделителе рас­ходуется на преодоление сопротивления вращению валков и отделение ягод от гребней. Практический расчет энергетических затрат, однако, затруднен из-за отсутствия методики и данных по величинам усилий, возникающих при дроблении вино1рада. Валковые дробилки-гребнеотделители, выпускаемые за рубежом (Венгрия, Италия, Франция, США), в принципе работают по той же схеме, что и отечественные. Имеются различия в числе валков, что оп­ределяет производительность, в наличии дополнительных конструктив­ных элементов на валу гребнеотделителя для равномерной подачи и направления гребней и др. Валковую дробилку оригинальной конструкции выпускает фирма «Diemme» (Италия). Дроблению винограда валками предшествует отде­ление 1ребней. Это позволяет дробить виноград в щадящем режиме и тем самым получать сусло более высокого качества. В Болгарии выпускают гак называемые валковые дробилки с цен­тробежным гребнеотделителем (некоторые исследователи с достаточным основанием относят их к ударно-центробежным дробилкам с валковым дробильным органом, хотя по технологической схеме они соответствуют дробилке, приведенной на рис. 1.4). Однако качество сусла, получаемого при раздавливании винограда на этих машинах, такое же, как и у полу­чаемого с использованием ударно-центробежных дробилок (см. ниже). Оценивая тенденции развития конструкций валковых машин, сле­дует отметить способ многоступенчатого дробления винограда. Как упоминалось, с уменьшением степени дробления качество получаемых виноматериалов улучшается. Наиболее высоким оно становится при межвалковом зазоре 9 мм. С целью сохранения при этом количества (выхода) сусла некоторыми исследователями рекомендуется примене­ние межвалковых дробилок, в которых виноград сначала раздавливает­ся при зазоре 9 мм. а затем (на второй ступени дробления) при 3 мм. Ударно-центробежные дробилки-гребнеотделители В этих дро­билках виноград разрушается при ударе по нему бичей гребнеотделяющего устройства и истирании его о стенки этого устройства. Окружная скорость вращения лопастей должна обеспечить разрушение ягоды в момент удара. Поэтому в таких машинах более высокие рабочие скоро­сти, чем в гребнеотделителях валковых дробилок. Кроме того, особен­ность дробилок-фебнеотделителей такого типа состоит в совмещении дробления и гребнеотделения в одном рабочем органе. С технологической точки зрения, однако, применение высоких скоростей отрицательно сказывается на качестве сусла. В настоящее время наиболее известны отечественные ударно-центробежные дробилки-гребнеотделители вертикального типа серии ЦДГ (ЦДГ-20А, ЦДГ-ЗОА, ЦДГ-50), схемы которых одинаковы. Их вы­пускаю! производительностью 20. 30 и 50 т/ч. На рис. 1.6 показан общий вид и кинематическая схема дробилки ЦДГ-50. Виноград подается в бункер 5 дробилки, откуда поступает в малый сплошной цилиндр 8. где при помощи вращающихся дробильных бичей 7 происходит дробление винограда и гребнеотделение. В нижней части корпуса виноград отбрасывается центробежной силой на винтообразные гребневыносные лопасти 9. Раздробленные ягоды проваливаются через отверстия перфорированного цилиндра 4 и поступают в мезгосборник, а гребни подхватываются лопастями, поднимаются по внутренней по­верхности перфорированного цилиндра и выбрасываются через окно, расположенное в боковой поверхности корпуса. Диаметры малых (сплошных) цилиндров в таких дробилках 410-550 мм (в зависимости от производительности), частоты вращения вала с бичами 125-275 об/мин, вала с гребневыносными лопастями 400 и 300 мм. В некоторых машинах этой серии (ЦДГ-20) дробильные бичи и 1ребневыносные лопасти крепятся на одном валу (устаревший вариант). За рубежом (США. Италия) выпускаются ударно-центробежные дробилки горизонтального типа. Корректной методики расчета производительности центробежных дробилок-гребнеотделителей практически нет из-за отсутствия обоб­щающих теоретических и экспериментальных исследований. То же сле­дует сказать и о расходе энергии. В практике для расчета производи­тельности пользуются лишь формулой для определения пропускной способности выносных лопастей для гребней. Ударно-центробежные дробилки-гребнеотделители, в сравнении с валковыми, обеспечивают впоследствии более высокий выход сусла-самотека на стекателях, так как степень измельчения винограда в них значительно выше, однако более интенсивное механическое воздейст­вие на виноград сопровождается образованием мельчайших частиц ко­жицы и гребней, которые переходят в сусло, образуя трудноосаждаемые взвеси. Это снижает качество виноматериалов и является недостатком ударно-центробежных машин. К недостаткам этих машин следует отнести также повышенное со­держание дубильных веществ в сусле, что особенно нежелательно при вы­работке высококачественных виноматериалов, и большое окисление сусла (по-видимому, из-за вентиляционного эффекта). Эти машины следует при­менять для переработки винограда красных сортов с недостаточным со­держанием красящих и дубильных веществ, а также при переработке вино­града для приготовления ординарных вин. Для получения высококачест­венных виноматериалов валковые машины предпочтительнее. Рис. 1.6. Ударно-центробежная а - разрез общего вида ( I - крестовина; 2 - корпус; 3 - труба; 4.8- цилиндры; 5- бункер; б - вал; 7- бич; 9 -лопасть} По общим же конструктивным показателям (металло- и энергоем­кости, занимаемой площади и т. д.) ударно-центробежные машины бо­лее совершенны. Помимо описанных выше имеются другие конструктивные разно­видности дробильно-гребнеотделительиых машин, в том числе дезинте­граторы. Последние по конструкции рабочих органов имеют сходство с молотковыми и роторными дробилками, предназначенными для мелкого дробления материалов. Чаще всего дезинтефекаторы используют для из­мельчения гребней и выжимок. Стекатели, настойники, экстракторы Отделение сусла первой фракции (самотека) имеет целью помимо получения продукта высшего качества облегчить прессование мезги. Сусло-самотек используется для приготовления лучших марочных вин. Норма отбора сусла первой фракции, получаемого на стекателях из винограда, 50-55 дал при общем количестве сусла 75-80 дал. В последнее время при производстве отдельных типов вин с целью обогащения сусла экстрактивными и ароматическими веществами при­меняют специальные аппараты - так называемые настойники. Для по­лучения красных вин по определенной схеме применяют экстракторы, обеспечивающие более полный переход в виноматериал красящих и дубильных веществ. Стекатели и настойники. Стекание сусла из мезги можно рас­сматривать как гидродинамический процесс течения жидкости через пористую среду, который сопровождается более или менее полным раз­делением твердой и жидкой фаз суспензии. Общие закономерности это­го процесса исследованы В. П. Нечаевым Производительность стекателей периодического действия пра­вильнее всего определять с учетом кинетики процесса, но это чаще все­го невозможно из-за отсутствия экспериментальных данных или их тео­ретического обобщения. Полому для расчетов может быть рекомендо­вана формула для определения производительности П (в дал/с) стекате­лей по суслу: где (/> - коэффициент, учитывающий степень заполнения корзины, камеры, ем кости (0,8-0,9): V- объем корзины, камеры, емкости. м; р - объемная масса мезги, кг/м'; q - количество сусла, получаемом из /000 кг винограда, дал: г,. -время рабочего периода цикла, с. Формула (1.7) определяет итоговую, суммарную производитель­ность стекателя, так как в нее входит время рабочего периода цикла тр . При подсчете производительности в час, смену и т. д. необходимо учесть нерабочее время цикла и коэффициент использования оборудования К. Для расчета рабочего объема и производительности камерных сте­кателей следует принимать длительность одного цикла работы 4 ч. Это обосновывается рациональной продолжительностью процесса настаива­ния мезги при изготовлении белых столовых вин в течение 2-4 ч. Значе­ние г обычно принимается равным 10 ч. Тогда л следует принять рав­ным 3. В связи с тем, что камерные стекатели являются аппаратами пе­риодического действия, их число N должно быть не менее двух для обеспечения непрерывности работы линии. При этом каждый стекатель должен находиться под разгрузкой стекшей мезги поочередно в течение 2 ч. Количество отходов гребней М обычно составляет 4"% массы вино-1рада. Объемная масса свежей мезги может быть принята 1080 кг/м3 . В отечественном виноделии благодаря большой производительно­сти, непрерывности действия, малым габаритным размерам и другим преимуществам - наибольшее распространение получили шнековые стекатели, принятые в качестве типовых. К ним относятся стекатели серии ВССШ (разных модификаций производительностью 10, 20, 30, 50 и 100 т/ч) и стекатель ВСН-20 (производительностью 20 т/ч). Стекатели производительностью 10, 20 и 30 т/ч (рис. 1.9, я, б) уст­роены одинаково. Внутренние боковые стенки бункера 2, огражденные кожухами, наклонные, перфорированные; передняя и задняя стенки вер­тикальные. Внутри бункера имеется дренажная перегородка (на рисунке не показана), увеличивающая площадь дренирующей поверхности и спо­собствующая лучшему распределению массы мезги в бункере. В нижней части бункера находится патрубок для отбора сусла. В месте выхода мез­ги корпус 4 имеет форму конуса, что способствует легкому отжиму мезги. Рис. 1.9. Принципиальные (а) и кинематические (б, в) схемы шнековых стекателей: а - ВССШ-10. ВССШ-20Д, ВССШ-ЗОД (1 - рама; 2 - бункер; 3 - шнек; 4 - корпус; б - те .же (1.2- шкивы; 3 - электродвигатель; 4 -редуктор; 5 - вал шнека); в - ВССШ-50, ВСШ-100 (обозначения те же) Мезга из лробилки подается в первую по ходу движения секцию бункера и через пространство между поперечной перегородкой и шне­ком 3 перемещается во вторую секцию, а оттуда - в цилиндрический корпус стекателя. За счет уменьшения поперечного сечения в конусной части корпуса осуществляется некоторый отжим мезги (давление до 0,16 МПа). Степень отжатия обусловливается величиной сужения ко­нусной части барабана. Стекатели производительностью 50 и 100 т/ч в принципе устрое­ны так же. Они отличаются лишь наличием двух шнеков. Кинемати­ческая схема стекателей показана на рис. 1.8, в (обозначения те же; цифры приводятся для стекателя ВССШ-50). Кроме того, в стекателе ВССШ-50 для дополнительного регулирования степени отжатия мез­ги на выходной части перфорированного корпуса установлена спе­циальная крышка. При совмещении ребер крышки с ребрами лотка степень отжатия минимальная; при повороте крышки сопротивление, а следовательно, и степень сжатия увеличиваются. Подобным пово­ротом ребер крышки можно регулировать степень отжатия мезги в пределах до 10'.?. Диаметры шнеков в стекателях ВССШ производительностью 10, 20 и 30 т/ч - 634 мм, а производительностью 50 и 100 т/ч - 697 и 797 мм, частоты вращения соответственно 1,3; 2,1; 4.0; 3,0 и 1,5/2,5 об/мин. Длительность нахождения мезги в таких стекателях 8-16 мин К двухшнековым (диаметр шнеков 536 мм) относится и стекатель ВСН-20 (автор В. А. Наумов), получивший большое распространение благодаря простоте и хорошим технологическим показателям. Этот сте­катель отличается от стекателей ВССШ малыми размерами бункера 7. Перфорированные цилиндрические корпуса 3 стекателя ВСН-20 закан­чиваются конусами для подпрессовки мезги или шарнирно установлен­ными подпружиненными крышками - лепестками, образующими диа­фрагму 2 и имеющими то же назначение. Общий вид стекателя и его кинематическая схема показана на рис. 1.10, не требующем пояснения. Зарубежные конструкции шнековых стекателей, например, фирмы «Diemme» (Италия) и др., в принципе построены по той же схеме, что и отечественные. Некоторый интерес представляют стекатели фирмы «Sernagiotto» (Италия), в бункерах которых установлено несколько вер­тикальных шнеков, обеспечивающих легкий отжим мезги и равномер­ную подачу ее на три основных шнека. Наиболее полно шнековые стекатели исследованы В. П. Тихоно­вым [36J. Результаты этих исследований положены в основу описанных выше конструкций стекателей ВССШ. Теоретический расчет производительности шнековых стекателей представляет определенные трудности ввиду отсутствия теоретических исследований. Можно исходить из пропускной способности перемещаю- щего органа, но правильные результаты при этом могут быть получены лишь при введении условных коэффициентов, учитывающих постоянно уменьшающееся в связи с отбором сусла количество перемещаемой мезги. Рис. 1.10. Стекатель ВСН-20: а - общий вид ( I - лоток для выгрузки мезги; 2 - коническая диафрагменная насадка; 3 - цилиндр; 4 - шнек; 5 - крышка; 6 - люк; 7 - бункер; 8 - дренажная сетка; 9 -редуктор; 10 -рама; 11 - поддон для сусла); б - кинематическая схема ( I - электродвигатель; 2,6- шкивы; .?, 4 - шнеки; 5 -редуктор) Для расчета фактической производительности шиековых стекате-лей Пф на основании обработки экспериментальных данных В. II. Тихо­новым предложена формула Пф =17Г Ку КГ КОБ К„<рК0 Кя . (1.10) где ПТ - теоретическая производительность шнекового стекатечя, которая мо­жет быть опредечена по формуле (1.1) при условии, что р- объемная масса мезги, кг/м . с = I / cosa (где а -угол накюна шнека, град, tp = I ); К,. - коэффициент, учи­тывающий фактический выход сует (при выходе 40-65 дал/т К, = 1,05*0,86); К/- - коэффициент, учитывающий снижение производительности при перера-ооткс мезги с гребнями (К, = 0,96+0,98); Коь - коэффициент, учитывающий наличие в стекателе обтюратора, препятствующего обратному току мезги (выходах сусла Кок = I ; при выходах 55-70 дал/т Koh = 1+1,27); Kj -коэффициент, учитывающий форму отверстий в цилиндре (при площади живого сечения не менее 10% и диаметре отверстий 0,6-2,5 мм Kri = 0,75+0,94; при щеле­вых отверстиях Kj = Г); <р - коэффициент, учитывающий величину обратного потока мезги вдоль винтового канала и через радиальный зазор между шнеком и цилиндром (при частоте вращении шнеков п = 1+10 об/мин f = 0,65+1; в общем случае (р = п ' ); Кв - коэффициент, служащий для приведения производительно­ сти стекателя по мезге к производительности по винограду (Ко = 75); Кц - ко­ эффициент, характеризующий изменение производительности в зависимости от геометрических размеров конструкции (для реальных апекателей при диаметрах цилиндра до 800 ли/ Кц = 1). Интересные результаты получены при изучении влияния обтюрирую­щих устройств на процесс получения сусла. Такою рода устройства в виде звездочек используются во многих конструкциях стекателей и шнековых прессов. Их назначение - уменьшать обратный поток мезги, снижающий производительность машин. Установлено, что при выходах сусла до 55 дал/т отсутствие обтюрирующего устройства не приводит к снижению производи­тельности установки. При дальнейшем увеличении степени отжатая перера­батываемого продукта, например, до выхода 70 дал/т, производительность снижается на 27%. Поэтому при разработке нового оборудования расчет ра­бочего органа следует проводить с учетом влияния этого фактора, причем с экономической точки зрения, так как одни факторы (увеличение производи­тельности) играют положительную роль, а другие (повышение концентрации взвесей в сусле, увеличение металлоемкости) - отрицательную. Другие типы стекателей (вибрационные, центробежные, вакуум­ные) не нашли практического применения в промышленности ввиду технологических и конструктивных недостатков (аэрация сусла, обога­щение его взвесями и др.). Представляется, однако, что ряд видов обра­ботки мезги в процессе отъема самотека (ультразвуком, ферментными препаратами) при надлежащем конструктивном оформлении могут лечь в основу создания новых типов стекателей. Экстракторы Они предназначены для одновременного экстраги­рования и брожения мезги. Наиболее распространенным отечественным экстрактором является аппарат ВЭКД-5 (рис. 1.12, а, б). В аппарате происходит непрерывное брожение мезги с плавающей «шапкой». Ис­ходная (свежая) мезга подается периодически. Аппарат работает следующим образом. Свежая мезга загружается до уровня на 0,5 м ниже желоба разгрузочного шнека 2. Для ускорения броже­ния в аппарат дозируют дрожжевую разводку до 3% мезги. В процессе бро­жения сусло перемешивают 3-4 раза в сутки. Для этого сусло отбирается через перфорированные стенки 8, установленные в нижней части резервуа­ра, и орошает поверхность «шапки» через пятирожковый разбрызгиватель 4. При остаточном содержании сахара в сусле до 5% производится выпуск бродяшего сусла-самотека. Единовременный объем выпускаемой жидкости не до;гжен превышать 50% ее общего объема в аппарате. В противном слу­чае старая «шапка» опускается в зону перфорированных стенок, а свежая мезга при подаче ее в аппарат образует свищи и прорывается на поверхность старой, в результате чего аппарат выводится из непрерывного режима рабо­ты. Для восстановления рабочего режима аппарат необходимо полностью разгрузить и повторно пустить в работу. После выпуска сусла до нужного остаточного уровня в аппарат по­дают свежую мезгу. Она поднимает старую «шапку» в верхнюю часть аппарата, где ее граблями 3 сваливают в разгрузочный желоб и выводят из аппарата, направляя на дожимочный пресс. Производительность экстрактора - 5 т/ч; объем - 44,5 м3 ; длитель­ность экстрагирования - 10 ч; диаметр - 5082 мм, высота - 8015 мм. Опыт эксплуатации экстрактора ВЭКД-5 показал, однако, несовер­шенство механизма вьирузки «шапки» в описанном варианте. Более це­лесообразно перекачивать мезгу из экстрактора при помощи насоса, на­правляя ее в стекатель до прессования (или в необходимых случаях воз­вращая ее в экстрактор). в Рис. 1.12. Экстракторы ВЭКД (а, б) и фирмы «Padovan» (в): а - принципиальная схема ( I -резервуар; 2 - шнек; 3 - грабли; 4 - разбрызгивав-пиль; 5 - ваг, 6 - труба; 7 - насос; 8 - стенка; 9, 10 - патрубки с кранами); б -кинематическая схема (1 - электродвигатель; 2 -редуктор; 3 - цепная передача; 4 - шнек; 5 - грабли; 6.7- шестерни); в - принципиальная схема ( I - грабли; 2 -шнек; 3, 6,7- патрубки; 4,5 - патрубки с кранами; 8,9- вентили) В установке Padovan (рис. 1.12, в), принципиально похожей на экс­трактор ВЭКД-5, процесс рециркуляции мезги осуществляется следующим образом: сформированная вверху «танка» собирается граблями / и при помощи шнека 2 подается в устройство для рециркуляции, в которое одновременно поступает сусло из нижней части резервуара, создавая встречный поток- Затем обогащенная суслом мезга подается в нижнюю часть резервуара. Всего производится три рециркуляции по 1-1,5 ч каж­дая через 3. 7 и 13 ч после загрузки. Рециркуляция считается закончен­ной, когда «шапка» полиостью опустится в вино. Когда «шапка» подни­мается вновь, можно начинать следующую рециркуляцию либо присту­пить к выгрузке мезги. Вместимость резервуара до 100 м . Шнек состоит из двух частей, одна из которых обеспечивает пере­движение мезги при разгрузке «шайки», а вторая подает мезгу для ре­циркуляции. Сброженное сусло отводится через нижний кран 5 при пе­риодическом сбраживании и через кран 4 - при непрерывном. Осадки удаляются через патрубок 6, мезга - через патрубок 7, а выделяющийся диоксид углерода - через вентиль 9 с предохранительным клапаном. В остальном принцип действия установки ясен из рисунка. В настоящее время фирма «Diemme» (Италия) выпускает экстрак-торы-винификаторы более совершенных конструкций: вертикального типа (в которых бродящее сусло, отбираемое снизу, орошает «шапку» мезги) и горизонтального (которые представляют собой вращающиеся резервуары со спиральной лопастью внутри и коническим днищем: при вращении происходит перемешивание мезги и обогащение вина фе-нольными и красящими веществами: марка таких установок NS; их вме­стимость - в зависимости от типоразмера - от 10 до 70 м). Прессы Прессы предназначены для отделения сусла от мезги после отбора сусла первой фракции на стекателях; при этом норма выхода прессовых фракций сусла около 25 дал/т. В отдельных случаях прессуются целые грозди винограда. Некоторые схемы производства красных вин преду­сматривают подачу на прессование уже сброженной мезги после отде­ления от нее большей части полученного при брожении вина. Во всех случаях в прессах происходит разрушение растительных клеток ягоды, истирание кожицы, а при неблагоприятных условиях -раздавливание и перетирание виноградных семян. Поэтому в прессовом сусле имеется определенное количество взвесей, дубильных и других веществ. Содержание их колеблется в зависимости от сорта и качества винограда. режима процессов дробления и прессования мезги, а также требований к качеству получаемого продукта (последнее зависит от типа вина, для которого продукт предназначен). Прессы периодического действия. Принципиальные схемы прес­сов периодического действия показаны на рис. 1.14. В горизонтальном гидравлическом прессе (рис. 1.14, а) мезгу от­жимает поршень, перемешающийся к торцевой стенке корзины. В пневматическом прессе (рис. 1.14, б) мезга отжимается раздувающим­ся баллоном, в который подается воздух. Обе приведенные схемы на­шли конструктивное воплощение (см. ниже). Рис. 1.14. Принципиальные схемы горизонтальных корзиночных прессов периодического действия: а - гидравлические бокового давления: б - пневматические Несмотря на общие недостатки, присущие всем прессам периоди­ческого действия (низкая производительность, большие затраты труда), эти прессы имеют и ряд преимуществ, а именно: обеспечение регули­руемого «щадящего» режима прессования в зависимости от сорта вино­града, степени его зрелости и т. п. факторов. Соблюдение режимов прессования с учетом этих факторов может осуществляться при помощи современных средств микропроцессорной техники. Такие прессы обеспечивают не только получение сусла высокого ка­чества, но и несколько больший выход его. Например, пневматические баллонные прессы обеспечивают наилучшее качество сусла (из всех из­вестных конструкций прессов) благодаря осуществляемому в них радиаль­ному давлению, способствующему растягиванию мезги (а не уплотнению ее) по внутренней поверхности корзины (барабана) (такие прессы были известны как Wilimes- прессы, а в СССР они выпускались под маркой ГППД-1.7). Все прессы периодического действия обеспечивают получение сусла нескольких давлений (за счет возврата рабочих органов в исход­ное положение). Из современных конструкций прессов периодического действия наибольший интерес представляют поршневые корзиночные прессы бо­кового давления. Примером может служить пресс HP, выпускаемой фир­мой «Bucher» (Швейцария) Общий вид пресса показан на рис. 1.15, а. Давление в этом прессе создается поршнем, перемещающемся в корзи­не 5 под действием штока 7 гидроцилиндра 8. В корзине расположены дренажные устройства 4, представляющие собой гибкие, выполненные полимерных материалов трубки-желобки, покрытые фильтрующей тканью. Желобки крепятся к перемещающемуся поршню и неподвижно­му диску, расположенному в торце корзины. Мезга поступает в корзину через торцевой патрубок 2, а отпрессованное сусло по трубам 13 попа­дает в кольцевой канал 3, откуда выводится Рис. 1.15. Пресс HP: " - общий вид ( I , 2 - патрубки; 3 - кольцевой канал; 4 - дренажные устройства; 5 - корзина; 6 - стяжка; 7 - шток; 8 - гидроцилиндр; 9 - трубопровод; 10 - рама; И - станина; 12 - шнек: 13 - труба); б - принципиальная технологическая схема (', 3 - патрубки; 2 - неподвижный диск; 4 - дренажные устройства; 5 - поршень; о - гидроцилиндр; 7 - цепная передача; S - привод; 9 - рама; 10 - штанга) Прессы непрерывного действия. Применяемые в винодельческой промышленности прессы непрерывного действия более производитель­ны, позволяют автоматизировать переработку винограда, хотя сусло, получаемое на большинстве типов этих прессов, более низкого качест­ва. Самыми распространенными прессами этой группы являются шнековые. Конструктивно они могут быть выполнены по-разному в зависи­мости от количества шнеков и их расположения. На подавляющем большинстве отечественных предприятий при­меняют двухшнековые прессы с последовательно расположенными шнеками серии ВПО производительностью 5, 10, 20, 30, 50 и 100 т/ч. Принципиально они устроены одинаково. На рис. 1.16, а в качестве примера показан пресс ВПО-30А. Мезга из бункера 4 поступает на транспортирующий шнек 14. При этом часть сусла через сетку корпуса стекает в его нижнюю часть и отводится по патрубку. По мере продвижения мезги посредством транспортирующе­го шиека происходит отбор сусла второй фракции, стекающего через перфорированный цилиндр в поддон. Рис. 1.16. Пресс ВПО-ЗОА: а -разрез общего вида (1 - рама; 2 -редуктор; 3 - электродвигатель; 4 - бункер; 5 - корпус; б - цилиндр: 7 - прессующи шнек; 8 - конус; 9-блок управления; 10 - насос; 11 - опора; 12 - барабан; 13 - поддон; 14 - транспортирующий шнек Другой вариант пресса NOLM представляет собой соче­тание пресса со стекателем и позволяет получать четыре фракции сусла. Зона / выполняет роль бункера-стекателя, зона // - самого стекателя. Здесь мезга не подвергается никакому силовому воздействию, поэтому получае­мое сусло - это сусло-самотек. Отжатие мезги (с постепенно возрастаю­щим давлением) начинается в зоне ///. В зоне IV воздействие на мезгу осуществляется при ее прохождении между лентами и системой валков. Затраты энергии в прессах такого типа невелики, даже меньше, чем в шнековых (примерно на 30%). а по сравнению с горизонтальными пресса­ми периодического действия ленточные прессы выгоднее почти в 4 раза. В СССР был также создан ленточный пресс марки КПЕ производи­тельностью 5 т/ч. Он предназначен для прессования винограда целыми гроздями. Был также создан и щековый пресс ВПГ, представляющий собой шнековый бункер-питатель, оснащенный внутренними перфорирован­ными стенками, перфорированным желобом с разгрузочным шнеком 4 и перфорированной подвижной щекой 2, установленной над шнеком па­раллельно его оси (см. схему на рис. 1.20). Виншрад прессуется в ре­зультате колебательного движения щеки. Высвободившееся сусло отде­ляется через отверстия в стенках и желобе бункера и отводится в сус-лосборник. Размятые грозди из щекового пресса поступают в шнековый пресс для окончательного отжима сусла. Рис. 1.20. Щековый пресс: а и б - варианты устройства подвижной щеки и дренирующей поверхности; 1 - приемный бункер для винограда, 2 - перфорированная подвижная щека; 3 -перфорированная стенка; 4 - разгрузочный шнек; 5 - перфорированный желоб; 6 - патрубок для вывода сусла-самотека Применение современных высокопроизводительных прессов, в ча­стости шнековых, приводит к необходимости разработки и применения дополнительного оборудования для грубого осветления сусла перед брожением. В качестве фильтров грубой очистки могут быть использованы пер­форированные регенерирующиеся поверхности (см. главу 5). Моечные машины и инспекционные устройства Из всего разно­образия моечных машин для мойки плодов при производстве соков по­лучили распространение вентиляторные моечные машины, представ­ляющие собой роликовые конвейеры, частично пофуженные в ванну (отмочная часть) и частично омываемые струями воды. На заводах нахо­дят применение машины КУМ, КУВ и их модификации; производитель­ность их 3-10 т/ч. Эти машины представляют собой разновидности уни­фицированных моечных машин (рис. 1.21). Рис. 1.21. Унифицированная моечная машина: а - общий вид (разрез): б - кинематическая схема (1 - ванна. 2 - конвейер; 3 - душевое устройство; 4 - электродвигатель; 5 - компрессор, 6 - заслонка, 7 — натяжное устройство; 8 - барботер) Машины КУМ укомплектованы роликовым и пластинчатым конвейе­рами; в КУВ-1 используется только роликовый, приводимый в движение по направляющим от электродвигателя через ременную передачу, редук­тор и цепную передачу. Ванна установлена на стойках, связанных между собой рамой, на которой монтируется воздушный компрессор с отдель­ным электродвигателем. Над ванной смонтировано душевое устройство, вода к которому подводится через специальный вентиль. Для интенсификации процесса мойки в нижнюю часть ванны ком­прессором по трубопроводу в барботер нагнетается воздух. Машина марки КУМ не снабжена компрессором и барботером. Вентилятор на 1 м зерка­ла воды должен подавать около 1,5 м"7мин воздуха. На рис. 1.21, б приведена кинематическая схема этой машины в ва­рианте с использованием двух марок машин - КУМ и КУВ. В настоящее время разработан и ряд новых моечных машин серии КМБ производительностью 4-16 т/ч. Производительность машин такого типа можно определить по обшей формуле производительности транспортирующих устройств. Инспекцию плодово-ягодного сырья чаще всего производят на ин­спекционных конвейерах, из которых наибольшее применение нашли ленточные и роликовые. Все они представляют собой конвейеры с гори­зонтальными (иногда и наклонными) участками, с боков оборудованные рабочими местами и устройствами для удаления отходов. Над наклон­ными участками, как правило, смонтированы оросительные (душевые) устройства. Подаваемое сырье, расположенное на конвейере в один слой, просматривается рабочими. Производительность инспекционных конвейеров и эффективность инспекции сырья следует рассматривать с учетом возможности его ос­мотра. Практика показала, что лента должна быть заполнена сырьем в один слой и не более чем на 70-80%. Серьезным технологическим недостатком ленточных конвейеров при применении их в качестве инспекционных является недоступность осмотра нижней части продукта, лежащей на ленте. Особенно эта важно для крупных плодов. В этом отношении более целесообразно применение роликовых конвейеров, на которых плоды постоянно переворачиваются. К ним от­носятся конвейеры КТО и КТВ, которые в принципе одинаковы по уст­ройству. Производительность их - соответственно 3 и 10 т/ч. Инспекционные устройства рассчитываются по общей методике в зависимости от конструкции транспортирующего органа. Измельчающие машины Для измельчения плодово-ягодного сы­рья применяют различные типы дробильных машин: валковые, ударно-центробежные, дробилки-центрифуги, барабанные, ножевые, дисковые и др. Кроме того, в отдельных случаях используют разного рода проти­рочные устройства, мельницы. В условиях винодельческих предприятий наиболее распространены ножевая дисковая дробилка ВДР-5,валковая дробилка ВДВ-5, молотковые дробилки ВДМ-10 и ВДМ-20 (цифры со­ответствуют производительности дробилок в т/ч). На рис. 1.22, а показана дробилка ВДР-5, работающая следующим образом. После включения электродвигателя и достижения им рабочей частоты вращения в бункер загружают плоды, которые попадают на верхний диск 2. Два ножа 4, закрепленные на верхнем диске, произво­дят грубое измельчение. Далее предварительно измельченная масса по­падает на нижний диск 8. который своими внутренними лопастями прижимает ее к подвижной деке и окончательно измельчает ножами 3, 4, 6 (мелкое измельчение). Частицы измельченной массы пол действием центробежной силы и наружных лопастей выбрасываются через патру­бок. Степень измельчения регулируется поворотом подвижной деки относительно неподвижной 7, в результате чего изменяется площадь щелей дек и, следовательно, степень измельчения. Семечковые плоды (например, яблоки) измельчают на кусочки размером до 6 мм, косточ­ковые плоды и ягоды на кусочки размером около 10 мм. Рис. 1.22. Дробилки (разрезы): а - ВДР-5 ( I - бункер; 2. 8 - диски; 3, 4,6 - ножи; 5, 7 - деки; 9 - ступица); б - ВДМ-20 ( I - электродвигатель: 2 - камера; 3 - корпус: 4 -ротор; 5 - дека; 6 - бункер; 7 - молоток: 8 - отбойник) В дробилке ВДМ (на рис. 1.22, б показана машина ВДМ-20) яблоки непрерывно поступают в центральную часть ротора 4 и под действием цен­тробежных сил перемещаются к деке 5. При этом происходит измельчение сырья молотками 7. Образующееся мелкие частицы плодов выбрасываются через отверстия деки и удаляются. Более крупные частицы снимаются с ее внутренней поверхности неподвижными пластинами отбойника 8 и отбра­сываются в зону вращения молотка на дополнительное измельчение. I фактически обе описанные машины применяются для измельчения яблок, хотя по паспортным данным диапазон применения дробилки ВДР-5 шире: она может быть использована для измельчения 1руш, айвы и т. п. Дробилка ВДВ-5 представляет собой обычную валковую дробилку, аналогичную используемым при переработке винограда (см. раздел 1.2). Из зарубежных дробилок для плодов наиболее известны машины терочного тина фирмы «Bucher» (Швейцария). Стекатели и прессы. Сок из дробленой массы плодов и ягод из­влекают прессованием, центрифугированием, диффузией или другими методами. В настоящее время сок, особенно из яблок, чаще всего полу­чают в две стадии: на стекателях и прессах, что позволяет увеличить общий выход сока. В качестве стекателей используют те же устройства, что и при переработке винограда (корзиночные, камерные и другие сте­катели, см. раздел 1.3). Разработаны и шнековые стекатели: типовыми из них являются стекатели ВСР-10, применяются стекатели ВСП-5. Производительность их - соответственно 10 и 5 т/ч, выход сусла -35-45 дал/т. Стекатель ВСР создан на базе стекателя ВСН-20, а стекатель ВС11-5 - на базе ВССШ (одношнековый). Исследование стекателей для плодово-ягодной мезги производи­лись И. В. Крючковым. Обработка экспериментальных данных позволи­ла рекомендовать следующие приближенные зависимости для расчета двухшнековых стекателей с параллельно расположенными шнеками [20]. П - производительность стекателя, кг/с; I - длина перемещения мезги вдоль оси шнека, м; К - коэффициент сопротивления при движении мезги; Н -высота подъема мезги в стекателе (накло)шом), м; А — выход сока. %; i / o - об­щий коэффициент полезного . При переработке плодов и ягод находят применение почти все описанные в разделе 1.4 типы прессов, хотя степень распространения отдельных видов разная. Так. широкое применение находят горизонтальные гидравлические прессы, аналогичные выпускаемым фирмой «Bucher» (Швейцария), пак-прессы, в которых отдельные слои мезги перекладываются кусками тка­ни (салфетками) и дренажными решетками, облегчающими стекание сока. Салфетки делают из бельтинга - прочной хлопчатобумажной тка­ни. В последнее время начали применять салфетки из капроновой (капрон 300) или другой синтетической ткани. Такие салфетки прочны, легко очищаются от остатков мезги, не портятся и не плесневеют. Толщина пакета зависит от вида сырья и степени его зрелости. При прессовании яблок толщина пакета обычно составляет 60-80 мм. В одну загрузку укладывают 7-14 пакетов, количество мезги в пакетах одной загрузки составляет примерно 600-700 кг. Время прессования яблок -20-30 мин. Для повышения производительности и смягчения периодичности в | их работе прессы делают с двумя или тремя платформами. На заво­дах, где перерабатывают плодово-ягодное сырье, используют морально устаревшие двухплатформенные пакпрессы 2П-41, имеются также трехплатформенные прессы РОК-200с [9]. В настоящее время, однако, для указанных целей наиболее распро­странены шнековые прессы. Они в принципе аналогичны прессам, ис­пользуемым при переработке винограда (см. раздел 1.4). Основные мар­ки применяемых прессов - ВПШ-5, ВДЯ-10 (цифры - производитель­ность прессов в т/ч). Пресс ВПШ-5 обеспечивает общий выход сока 68-71 дал/т при одностадийном извлечении и 71-73 дал/т - при двух-стадийном-извлечении. Для расчета производительности шнековых прессов для яблок мо­жет быть использована методика, предложенная И. В. Крючковым и В. Г. Короховым на основании проведенных ими исследований [19, 20]. Весьма перспективны для плодово-ягодного виноделия ленточные прессы, в том числе и с использованием бесконечной фильтрующей ленты, что позволяет получать сок без взвесей (почти такого же качест­ва) Поточные линии переработки винограда и плодово-ягодного сырья Винодельческое оборудование должно размещаться в соответствии с технологической схемой производства. Правильное взаимное распо­ложение машин и аппаратов создает условия для механизации процесса, ликвидации ненужных транспортных операций, нормальной эксплуата­ции оборудования. В состав поточных линий переработки винограда входят бункера-шпатели, дробилки-гребнеотделтели, стекатели, прессы, насосные ус­тановки, сульфитодозировочиые установки, система автоматизации, отдельные виды подъемно-транспортного оборудования. В соответствии с принятым параметрическим рядом разработаны поточные линии производительностью 10, 20. 30. 50 и 100 т/ч (но вино­граду). Наиболее известны из них линии ВШЛ-10К, ВПЛ-20К. ВПЛ-ЗОК, ВПЛ-20МЗ, ВПЛ-ЗОНЗ, ВПЛ-50, ВПЛ-100, ВПКС-ЮА. ВПЛК-10. Первые три предназначены для переработки винограда на вы­сококачественные белые столовые и шампанские виноматериалы, а по­следние две - для получения красных и белых виноматериалов с исполь­зованием экстракции и настаивания. Остальные линии используют для получения белых ординарных виноматериалов. В отличие от первых трех линий, в которых используются валковые дробилки-гребнеотде-лители, остальные комплектуются ударно-центробежными машинами. В приведенный перечень не входят другие линии для производства крас­ных виноматериалов (с брожением на мезге, нагреванием) -такие линии компонуются из оборудования для переработки винограда и соответст­вующей аппаратуры (см. главы 3 и 6), - а также линии специального на­значения, например, для переработки винограда с использованием на­стаивания (ВПЛК-10), переработки на коньячный спирт (В-КС-100), ро-торно-карусельного типа (ВП1-К) или с шековым прессом (ВПГ-30) и др. На рис. 1.23 для примера показана компоновка поточных линий ВПЛ-20МЗ и ВПЛ-50. Состав линий периодически изменяется в связи с заменой уста­ревшего оборудования более прогрессивным, а также внедрением но­вых технологических схем и приемов переработки винограда. Кроме того, с целью получения некоторых преимуществ, в то.м числе и техно­логического характера, и с учетом конкретных условий на ряде пред­приятий создаются новые линии или принимаются несколько отличные компоновочные решения. В принципе выбор дробильно-прессового оборудования определяется конкретными требованиями производства с учетом технологической характеристики оборудования. Принцип автоматизации работы всех линий переработки винограда одинаков. Для этого разработана унифицированная система комплекс­ной автоматизации, входящая в общую систему автоматизации техноло­гических процессов на заводах первичного виноделия. Управление работой оборудования производится по уровню вино­града в приемном бункере, мезги - в мезгосборнике, а также в бункерах стекателя и пресса, сусла - в суслосборниках и отстойных резервуарах (осветлителях). Система автоматизации предусмазривает также воз­можность управления линиями в ручном режиме при пуске, наладке и регулировке отдельных машин. В состав поточных линий переработки винограда входят бункера-шпатели, дробилки-гребнеотделтели, стекатели, прессы, насосные ус­тановки, сульфитодозировочиые установки, система автоматизации, отдельные виды подъемно-транспортного оборудования. В соответствии с принятым параметрическим рядом разработаны поточные линии производительностью 10, 20. 30. 50 и 100 т/ч (но вино­граду). Наиболее известны из них линии ВШЛ-10К, ВПЛ-20К. ВПЛ-ЗОК, ВПЛ-20МЗ, ВПЛ-ЗОНЗ, ВПЛ-50, ВПЛ-100, ВПКС-ЮА. ВПЛК-10. Первые три предназначены для переработки винограда на вы­сококачественные белые столовые и шампанские виноматериалы, а по­следние две - для получения красных и белых виноматериалов с исполь­зованием экстракции и настаивания. Остальные линии используют для получения белых ординарных виноматериалов. В отличие от первых трех линий, в которых используются валковые дробилки-гребнеотде-лители, остальные комплектуются ударно-центробежными машинами. В приведенный перечень не входят другие линии для производства крас­ных виноматериалов (с брожением на мезге, нагреванием) -такие линии компонуются из оборудования для переработки винограда и соответст­вующей аппаратуры (см. главы 3 и 6), - а также линии специального на­значения, например, для переработки винограда с использованием на­стаивания (ВПЛК-10), переработки на коньячный спирт (В-КС-100), ро-торно-карусельного типа (ВП1-К) или с шековым прессом (ВПГ-30) и др. На рис. 1.23 для примера показана компоновка поточных линий ВПЛ-20МЗ и ВПЛ-50. Состав линий периодически изменяется в связи с заменой уста­ревшего оборудования более прогрессивным, а также внедрением но­вых технологических схем и приемов переработки винограда. Кроме того, с целью получения некоторых преимуществ, в то.м числе и техно­логического характера, и с учетом конкретных условий на ряде пред­приятий создаются новые линии или принимаются несколько отличные компоновочные решения. В принципе выбор дробильно-прессового оборудования определяется конкретными требованиями производства с учетом технологической характеристики оборудования. Принцип автоматизации работы всех линий переработки винограда одинаков. Для этого разработана унифицированная система комплекс­ной автоматизации, входящая в общую систему автоматизации техноло­гических процессов на заводах первичного виноделия. К специфическому оборудованию линий переработки вторичных продуктов виноделия могут быть отнесены: экстракторы для выжимок; оборудование для получения спирта; оборудование для получения вин­нокислых соединений; оборудование для получения кормовой муки. Ниже будут кратко рассмотрены некоторые виды перечисленного оборудования. Отдельные виды оборудования, используемого для перера­ботки вторичных продуктов виноделия, в частности те, что применяются в основных процессах виноделия, освещены в разных главах книги. Теория соответствующих процессов и общие вопросы расчета оборудования при­водятся в специальной литературе по процессам и аппаратам пищевых производств. Экстракторы для выжимок Экстракторы, применяемые для извлечения сахара и виннокислых соединений из виноградных выжимок, по конструктивному исполнению могут быть ленточными, барабанными, шнековыми, шнеково-лонастными и лопастными. Наиболее известны шнековые и шнеково-лопастные. Экстрактор ВЭА (рис. 2.1) относится к шнековым и состоит из шести секций - концевой, четырех промежуточных и головной. Принцип дейст­вия экстрактора заключается в многоступенчатом противоточном промы­вании виноградных выжимок горячей водой или раствором. В процессе промывания выжимок шнек 14 перемешается по перфорированному же­лобу, расположенному над сборниками диффузионного сока. Ступенчатое промывание осуществляется путем рециркуляции сока при помощи насо­сов и оросителей, перекачивающих сок из сборников в желоб шнека, при­чем диффузионный сок отбирается из последующего сборника и через трехходовой кран насосом 5 подается в желоб над предыдущим сборни­ком. Свежая вода или исходный раствор насосом 10 подаются в концевой сборник, а насыщенный диффузионный сок отбирается из головного. Очищенный Рис. 2.1. Экстрактор ВЭА (технологическая схема ): / - бункер, 2 - вентиль; 3 - сборник сока; 4 - змеевик; 5, 10 - насосы, 6, 9 - краны, 7 - реле; Я - стойка: 11 - нагреватель, 12 - термометр; 13 - ороситель, 14 -шнек, 15 - гидроциклон 11ерстекание диффузионного сока из сборника в сборник достигается Путем перепада уровней благодаря разной высоте перегородок между сборниками. Таким образом и обеспечивается противоточное многосту­пенчатое промывание. Через смеситель, установленный на концевой секции экстрактора, все сборники сока заполняются водой. Путем пропускания пара через змеевики вода в сборниках сока нагревается до 65-85° С. После запол­нения сборников водой прекращают ее подачу и выключают привод шнека. Одновременно с этим начинают подачу сладкой выжимки в бун­кер. По мере продвижения выжимки по желобу шнека поочередно включают рециркуляционные насосы. Подачу выжимок без добавления свежей воды производят до насыщения диффузионного сока в головном сборнике сока до максимально возможной концентрации сахара и вин­нокислых соединений. Когда концентрация сахара в диффузионном со­ке в головном сборнике достигает нужной величины, включают подачу свежей воды и насос отбора диффузионного сока. Часть отбираемого диффузионного сока насос подает в гидроци­клон, в котором отделяются примеси, а очищенный сок подается на дальнейшую обработку. Часть же сока возвращается в экстрактор на рециркуляцию. Для введения экстрактора в рабочий режим поплавковым реле 7 и краном 9 регулируются количество и температура поступающей свежей воды, которая подогревается в нагревателе //; термометром 12 контроли­руются температура диффузионного сока в сборниках, интенсивность ре­циркуляции и количество отбираемого насыщенного диффузионного сока. Производительность экстрактора ВЭА - 6 т/ч (по выжимке), габа­ритные размеры 20700x2460x3070 мм, степень извлечения сахара 84%, виннокислых соединений 79,1 %. Шнеково-лопастные экстракторы отличаются от шнековых тем, что для более интенсивного рыхления выжимок транспортирующие шне­ки снабжены лопастями. К шнеково-лопастным относится экстрактор ВПЭ/1 (рис. 2.2), входящий в установку ВПЭ. Сладкая виноградная вы­жимка подается в бункерную зону экстрактора 5. Лопастной шнек пере­мещает выжимку навстречу стекающему вниз горячему экстрагенту, по­ступающему в вьпружную зону экстрактора из пароводяного смесителя. В результате беспрерывного смешивания и разделения фаз осуществляет­ся противоточное контактирование выжимки и экстрагонта. Выжимка но мере продвижения к выгружной зоне обедняется сахарами и солями вин­ной кислоты. Горячий экстрагент, стекающий вниз, обогащается извле­каемыми компонентами, содержание которых достигает максимума перед фильтрующей решеткой в экстракторе.Направляется на сбраживание и отгонку этилового спирта. Сток экстракта регулируется задвижкой; фильтрующая решетка очищается специальны­ми эластичными скребками, закрепленными на лопастях вала. Рис. 2.2. Экстрактор ВПЭ/1 (принципиальная схема): / - пресс; 2, 7 - сборники; .?, 6 - насосы; 4 - смеситель; 5 - экстрактор; 8 -емкость для реагентов, 9—пульт управления. Ю- шкаф электроаппаратуры; II - преобразователь тока В выгрузочной зоне экстрактора (от места ввода горячего экстрагента до перефужного лотка) происходят слабое подпрессовывание выжимки (за счет сил сопротивления транспортированию) и предварительная осуш­ка. Благодаря этому предотвращается значительный унос жидкости с вы­жимкой, направляемой на прессование. Промытая выжимка перегружает­ся в модифицированный шнековый пресс /, отнимается в нем до влажно­сти исходной выжимки и передается на дальнейшую переработку. Прессовая жидкость, представляющая собой экстракт с низким со­держанием извлекаемых компонентов, стекает в сборник 2, откуда порш­невым насосом с автоматическим режимом управления возвращается в головную часть экстрактора. Для компенсации потерь теплоты и нагревания выжимки, посту­пающей на переработку, в нижнюю часть корпуса бункерной зоны экс­трактора подается острый пар. Умягчение воды, используемой в качест­ве экстрагента, производится раствором Na2 C03 или концентрирован­ной II1SO4 из емкости 8. Производительность экстрактора ВПЭ/1 - 12 т/ч, габаритные раз­меры 26360x4520x6800 мм, степень извлечения сахара 83%, виннокис­лых соединений -71%. Оборудование для получения спирта Спирт-сырец получают как перегонкой бражки, образовавшейся при сбраживании диффузионного сока из экстракторов, так и непосред­ственно из перебродивших выжимок. В первом случае используется чаще всего установка с одноколон­ным брагоперегонным аппаратом непрерывного действия (имеются и двухколонные аппараты). На рис. 2.3. а приведена схема одноколонного аппарата, в котором укрепляющая часть Л находится непосредственно над истощающей ча­стью Б, образуя одну колонну. Колонна является основным элементом брагоперегонного аппарата. Она состоит из отдельных царг с тарелками и снабжена люками для осмотра и очистки. В бражной колонне браго­перегонного аппарата производительностью до 3000 дал спирта-сырца в сутки устанавливают колиачковые тарелки одинарной (/) или двойной ( If ) выварки (рис. 2.3, б). В аппаратах большой производительности та­кие тарелки неэффективны, поэтому применяют ситчатые тарелки. В спиртовой колонне устанавливают ситчатые многоколпачковые та­релки или тарелки одинарной и двойной выварки. Работа аппарата во многом зависит от правильной конструкции и установки тарелок. Тарелки колпачкового типа должны быть установ­лены строго горизонтально. Ситчатые тарелки обычно устанавливают также горизонтально. Однако высказывается мнение, что при больших диаметрах аппаратов (более 1,2 м) ситчатым тарелкам следует прида­вать уклон в сторону течения жидкого потока, чтобы создать равную высоту жидкости на всей тарелке. Устройство тарелок любого типа должно решить основную задачу: обеспечить на тарелках колонны дос­таточно хороший контакт пара и жидкости. Для решения этой задачи необходимо, чтобы пар направлялся из-под колпачков и воротников тарелки равномерно в текущую по тарелке жидкость. Ширина слоя этой жидкости и толщина его должны быть такими, чтобы струи пара прони­зывали весь поток. Нормальное течение жидкости должно быть обеспе­чено правильно подобранными размерами сливных стаканов и правиль­ной их установкой на тарелках. Высота подъема сливных стаканов над тарелкой li \ определяет вы­соту слоя жидкости на тарелках, а расстояние между нижним краем ста­кана и нижележащей тарелкой h 2 обеспечивает нормальный слив из ста­кана. Высота hi выбирается в пределах 20-35 мм, a /i| - 50-60 мм, что обеспечивает на тарелке слой жидкости толщиной 50-60 мм. Одноколонные брагоперегонные аппараты выпускаются четырех типоразмеров - 0; 1; 2 и 3, отличающихся диаметром колонны. Произ­водительность их по спирту - соответственно 500, 800, 1200 и 1400дал/сут. Для получения этилового спирта на винзаводах имеются и установ­ки периодического действия УПК-58-02, применяемые для проведения самостоятельных технологических операций: непрерывной перегонки бражки, в результате чего получается спирт крепостью 50-80% об., и периодической перегонки сброженных виноградных выжимок, в резуль­тате чего получается слабоградусный спирт крепостью 24% об. Список литературы 1. Ц.Р. Зайчик «ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОТРАСЛИ ВИНОДЕЛЬЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ» 2. WWW.VINODEL.RU