Средства охлаждения бродящего сусла

Переливка с аэрацией применяется уже давно в винодельческой практике, но ее эффективность весьма незначительна, при этом могут быть заметные потери спирта на испарение. Этот метод можно применять в случае брожения по-красному, когда под шапкой развивается очень высокая температура. В результате отбора бродящего сусла из нижней части резервуара и подачи его в верхнюю часть достигается некоторое охлаждение "шапки".

Однако, применяя этот метод, нужно учитывать влияние аэрации на брожение и особенно на размножение дрожжей, которое заметно усиливается.

Еще Пастер [250] показал большое значение аэрации для размножения дрожжей. Негр [247] констатировал, что барботированием воздуха можно удваивать количество дрожжей и, следовательно, ускорять брожение. Опытами Ж. Риберо-Гайона [266] установлено, что аэрация очень сильно влияет на размножение дрожжей до и в начале брожения и почти не влияет во второй половине брожения.

Однако практикой установлено, что переливка с аэрацией в конце брожения заметно оживляет деятельность дрожжей и помогает в большинстве случаев избавиться от недобродов.

В открытых чанах дрожжей всегда больше, чем в закрытых. Так, при брожении в закрытых резервуарах в 1 мл сусля содержится 50 млн. Дрожжевых клеток, а при брожении в открытых - 100 млн. клеток, т. е. в 2 раза больше. Следовательно, при помощи аэрации можно регулировать количество дрожжей и тем самым усиливать скорость брожения.

Охлаждение холодной водой. Этот метод обычно применяется в южных районах страны. Холодная вода (лучше всего из артезианского колодца) подается во внешнюю трубу трубчатого теплообменника из нержавеющей стали, где навстречу ей по внутренней трубе движется бродящее сусло, которое нужно охладить. При недостатке воды можно использовать одну и ту же воду, охлаждая ее по одному из способов, показанных на рис. 22.

Рис. 22. Способы охлаждения воды, используемой для регулирования температуры брожения: 1 - поплавок для регулирования уровня воды, 2 - приемник для охлажденной воды, 3 - теплообменник для охлаждения бродящего сусла холодной водой. 4 - насос для перекачки воды, 5 - охладитель воды, 6 - вентилятор

Иногда за рубежом строят железобетонные резервуары, выполненные в форме усеченного конуса, имеющего в своей верхней части канавку, наполненную водой, которая, переливаясь через край, стекает по стенке резервуара, усиливая теплообмен резервуара с воздухом.

Металлические цистерны, если они имеют двойные стенки, охлаждаются путем пропуска воды в зарубашечное пространство. При отсутствии рубашек охлаждение ведется путем орошения внешней поверхности цистерны тонкой пленкой воды.

Применение льда для охлаждения вина вызывает значительное разбавление его водой и потому не может быть рекомендовано. Для снижения температуры на 1°С в 100 л вина необходимо ввести 1 кг льда [135].

Можно избежать разбавления вина водой, если применяемый для охлаждения лед помещать на ванночки, плавающие на поверхности бродящей жидкости.

Твердая углекислота (сухой лед) не разбавляет охлаждаемое сусло, не придает ему никаких посторонних запахов, но ее применение еще очень дорого.

Для охлаждения 100 л сусла на 1° необходимо 0,75 кг твердой CO₂.

Температуру брожения можно снижать путем центрифугирования бродящего сусла. При этом удаляется значительная часть дрожжей и брожение замедляется. По данным Ашвани [190], температура брожения в сосуде на 100 дал достигала 29°С, тогда как при центрифугировании сусла от 2 до 6 раз в процессе брожения температура не превышала 20СС и в основном колебалась между 14 и 16°С. В контроле максимальное количество дрожжевых клеток было 2,15×10⁷ в 1 мл, а у сусла, дважды центрифугированного, 2,65×10⁶ в 1 мл, т. е. количество дрожжевых клеток уменьшилось в 10 раз.

Перекачка бродящего сусла в другой резервуар может применяться для небольшого временного снижения температуры брожения. Перекачка бурно бродящего сусла в два-три резервуара с дополнением свежим суслом является более эффективным средством регулирования температуры.

Ведение брожения доливным методом является одним из эффективных способов регулирования температуры брожения.

Добавление сернистого ангидрида (SO₂) может резко замедлить брожение, протекающее бурно, и приостановить дальнейший подъем температуры, но для этого необходимо ввести очень большие дозы его (200-300 мг/л, иногда даже больше). По данным Ж. Риберо-Гайона [266], SO₂ оказывает ингибирующее действие только в первое время до начала брожения. А если брожение началось, то SO₂ даже стимулирует его. Интересно отметить, что чем выше доза внесенного SO₂, тем больше накапливается в вине альдегидов.

Часть введенного SO₂ выносится при брожении с углекислотой. Но все же содержание SO₂ в полученных винах будет очень высокое. Этот прием может применяться в виде исключения, когда отсутствуют другие способы регулирования температуры брожения.

Охлаждение бродящего сусла с помощью искусственного холода, вырабатываемого компрессорной холодильной установкой, является самым эффективным средством регулирования температуры брожения. Но на сооружение и эксплуатацию компрессорной установки, рассольных коммуникаций и теплообменников требуются большие затраты.

В зависимости от принимаемой для брожения температуры устанавливается расход холода, который обусловливает стоимость охлаждения. Применение холода только для выбраживания вин (т. е. 1-2 месяца в году) неэкономично. Холодильные установки должны строиться в расчете на их использование не только для охлаждения бродящего сусла, но и для обработки вин в течение года с целью предохранения от помутнений.

Для охлаждения бродящего сусла некоторые заводы первичного виноделия снабжены аммиачными компрессорами с различной хладопроизводительностыо.

Для передачи холода необходим теплообменник. Наиболее целесообразно применять теплообменник типа "труба в трубе" ВХБ производительностью 500 дал/ч или другой системы из нержавеющей стали.

Трубчатый передвижной теплообменник ВХБ Батумского машиностроительного завода с поверхностью теплообмена 6 м² предназначен для охлаждения сусла при отстаивании и брожении в крупных резервуарах (рис. 23). Каждая секция теплообменника состоит из двух труб различных диаметров, находящихся одна внутри другой. Сусло течет по внутренней трубе, омываемой хладагентом (рассолом или водой), протекающим по наружной трубе. Производительность насоса должна на 20-25% превышать паспортную производительность теплообменника.

Рис. 23. Теплообменник типа 'труба в трубе' ВХБ

Применение машинного холода не всегда рентабельно, поэтому если на заводе достаточно воды и особенно если артезианская вода имеет температуру около 10°С, ее использование для охлаждения бродящего сусла весьма рационально. Можно применять также и комбинированный способ охлаждения. Так, например, теплообменник ВОБ имеет секции водяного и рассольного охлаждения. При наличии холодной воды сусло предварительно охлаждается в секции водяного охлаждения, что значительно снижает затраты.

Иногда для охлаждения бродящего сусла в железобетонных резервуарах устраивают змеевики, по которым пропускается рассол. В этом случае опасность окисления сусла отсутствует, но возможно попадание рассола з бродящую среду в случае нарушения герметичности змеевика.

Техническая характеристика теплообменника ВХБ

По данным Марша [239], на каждые 40 дал полезной емкости резервуара должен приходиться 1 м змеевика.