IV часть. Переработка отходов виноделия

Глава 22. Экономическая целесообразность переработки отходов виноделия

Отходы виноделия

При переработке винограда на сусло, брожении сусла, обработке и перегонке виноматериалов образуются отходы, в состав которых входят ценные компоненты: сахар, спирт, виннокислые соединения. Для получения полезных компонентов отходы перерабатывают. Отходы, которые перерабатывают, называют вторичным сырьем (выжимки, дрожжевые и гущевые осадки, коньячная барда).

Переработка отходов позволяет получить ценные продукты, необходимые для ряда отраслей народного хозяйства, такие, как спирт этиловый, кислота винная, масло виноградное; сэкономить для пищевых целей большое количество картофеля и зерна, расходуемых на производство спирта спиртозаводами, растительного масла; предохранить природную среду от загрязнения.

Гребни. Выход гребней составляет от 1,8 до 8,5 %, в среднем 3,6 %. При дроблении ягод гребни смачиваются суслом и в них остаются отдельные ягоды. Гребни прессуют и получают около 0,8-1 дал гребневого сусла на 1 т переработанного винограда. Сахаристость гребневого сусла зависит от сахаристости винограда и степени зрелости гребней. При прессовании зеленых и сочных гребней из них отжимается сок, последний разбавляет гребневое сусло, и сахаристость его снижается. При прессовании гребней из сорта Рислинг с сахаристостью 15,4 г/100 см³ было получено гребневое сусло с сахаристостью 7,5 г/100 см³, из сорта Траминер - соответственно 17,2 и 13. Из сусла, полученного из гребней высокосахаристого и здорового винограда, готовят купажные материалы для крепких вин. Из винограда с низким содержанием сахара и поврежденного полученное гребневое сусло сбраживают и перегоняют на спирт. Гребни после прессования отгружают для приготовления удобрения.

Выжимки. По типу применяемых прессов выжимки делят на две группы: выжимки после прессования на винтовых, гидравлических и ленточных прессах; выжимки после прессования на шнековых прессах.

В настоящее время на винодельческих предприятиях мезгу допрессовывают на шнековых прессах. По данным ВНИИВиПП "Магарач", при переработке винограда на линиях ВПЛ-20 выход сусла увеличился в среднем на 2-6 дал из 1 т винограда по сравнению с переработкой на винтовых и гидравлических прессах. В то же время уменьшился выход выжимок до 8-12% (с 14-20%).

По способу виноделия выжимки делят на три группы: выжимки по белому способу виноделия (сладкие, свежие, не бродившие, сахаросодержащие);

выжимки по красному способу виноделия (сброженные, спиртосодержащие);

выжимки спиртованные, полученные из спиртованной мезги. При приготовлении виноматериалов для десертных и крепких вин с подбраживанием мезги получают выжимки смешанного типа с содержанием спирта и сахара. Выжимки смешанного типа дображивают в хранилищах и перерабатывают как сброженные.

Влажность выжимок с прессов типа ВПО-50 55%. Химический состав выжимок зависит от химического состава винограда, технологии его переработки и степени отжима сусла. Сахара в сладкой выжимке с прессов ВПО содержится 25-30 % его концентрации в сусле. При сахаристости сусла 20 г/100 см³ содержание сахара в выжимке составляет 5-6 % по массе выжимок.

Если бродит мезга, то состав выжимки изменяется. Часть спирта диффундирует в клетки кожицы, и выход спирта из сброженных выжимок больше, чем из сладких, при одной и той же сахаристости сусла.

В результате образования спирта во время брожения мезги растворимость КНС₄Н₄О₆ в сусле снижается и он оседает на кожице. По этой причине содержание винной кислоты в сброженных выжимках выше, чем в сладких. Самая высокая концентрация спирта, сахара и винной кислоты в спиртованной выжимке.

Состав виноградных выжимок без гребней приведен в табл. 41.

Таблица 41. Состав виноградных выжимок без гребней

Выжимки перерабатывают на спирт этиловый, ВКИ, энокраситель, семена и кормовую муку.

Сульфитированные осадки. Сульфитированными называют осадки, полученные при осветлении сусла. Такие осадки охлаждают, сульфитируют, обрабатывают бентонитом, флокулянтами и повторно отстаивают или фильтруют на рамных фильтрах. Осветленное сусло направляют на приготовление виноматериалов, а густые осадки сбраживают и учитывают как дрожжевые, но не смешивают с ними, так как в них мало виннокислых соединений и из них извлекают только спирт.

Диоксид углерода (СО₂). Образуется при брожении сусла, При сбраживании 1 кг сахара получается около 0,49 кг СО₂. Диоксид углерода выделяется из сусла с парами спирта и эфирных масел. В зависимости от температуры брожения, количества сброженного сахара и способа брожения потери спирта с СО₂ составляют 0,17-1,5% образовавшегося безводного спирта в сусле. Диоксид углерода и спирт можно улавливать.

Дрожжевые осадки. По типу вырабатываемых виноматериалов дрожжевые осадки делят на две группы. Дрожжевые осадки, полученные при приготовлении сухих виноматериалов, называют сухими; дрожжевые осадки, полученные при приготовлении крепленых виноматериалов, называют креплеными.

По содержанию сухого вещества (в %) различают: жидкие дрожжевые осадки-12, густые-12-30, отжатые (прессованные) - 30-60.

На переработку направляют отжатые дрожжевые осадки. Выход отжатых дрожжевых осадков составляет 3-8 % объема сусла. Состав отжатых дрожжевых осадков зависит от типа вырабатываемых виноматериалов и приведен в табл. 42.

Содержание винной кислоты в отжатых дрожжах колеблется от 3 до 6%. При переработке дрожжевых осадков получают спирт, ВКИ и кормовые дрожжи.

Осадки, получаемые при переливке виноматериалов. Такие осадки фильтруют и перерабатывают как дрожжевые. Их отходы, по производственным данным, при уходе за виноматериалами на первом году - 0,2%, на втором году -0,1 и на третьем году - 0,05% при каждой переливке.

Клеевые осадки. Клеевые осадки фильтруют и перегоняют на спирт-сырец, BKK в них мало, поэтому ее не извлекают. Отходы клеевых осадков, по производственным данным, составляют 0,2-0,25 % объема виноматериалов. При обработке виноматериалов бентонитом в сочетании с другими оклеивающими веществами отходы составляют 90% объема 20%-ной водной суспензии.

Осадки цианидов. Осадки цианидов фильтруют и уничтожают из-за опасности образования токсичных веществ при перегонке. В настоящее время Грузинским НИИПП разработана технология переработки осадков цианидов, которая проходит производственную проверку.

Осадки, полученные при обработке виноматериалов и соков холодом. В этих осадках содержатся кристаллы КНС₄Н₄О₆. Осадки фильтруют, промывают холодной водой и сушат. Образовавшийся КНС₄Н₄О₆ - ценное сырье для получения винной кислоты.

Меловые осадки. Меловые осадки получают при обработке виноматериалов и сусла мелом (СаСО₃). В составе осадков СаС₄Н₄О₆. Осадки фильтруют, промывают, сушат и применяют для получения виннокаменной кислоты (ВКК).

Сырой винный камень. Сырой винный камень откладывается на внутренней поверхности емкостей. В состав отложений в среднем входят: КНС₄Н₄О₆ - 83 %, СаС₄Н₄О₆ - 5,4 % и примеси - 11,6%. Отложения винного камня собирают как ценное сырье для винной кислоты.

Коньячная барда. При перегонке виноматериалов в барде остаются виннокислые соединения. Выход барды, содержащей виннокислые соединения, зависит от способа перегонки виноматериалов: при двукратной перегонке на ВПКС - 60%, при однократной перегонке на КУ-500 и К-5М - 85% объема виноматериала. Содержание ВКК в барде колеблется от 2 до 5 г/дм³. При содержании ВКК в барде 5 г/дм³ ее перерабатывают на ВКИ.

Продукты, получаемые из отходов виноделия

Спирт-сырец. Выход спирта-сырца (в дал б. с.): из 1 т выжимок от 2,75 до 3,2, из 100 дал дрожжевых осадков от 7 до 8,5. Спирт-сырец, вырабатываемый из отходов виноделия, должен удовлетворять следующим требованиям: внешний вид - прозрачная бесцветная жидкость; запах и вкус - характерные для спирта-сырца, без посторонних запахов и привкусов; содержание этилового спирта не менее 40 % по объему, содержание метилового спирта в пересчете на безводный этиловый спирт не более 0,2 % по объему.

Спирт-сырец подвергают ректификации, а спирт ректификованный виноградный применяют для спиртования ординарных вин.

Виннокислая известь (ВКИ). Выход ВКИ с 1 т выжимок от 7 до 8,5 кг, из 100 дал дрожжевых осадков от 12 до 14 кг в пересчете на 100%-ную винную кислоту.

ВКИ должна быть сухой (с содержанием гигроскопической влаги не более 3%), легко рассыпающейся, с нейтральной или слегка кислой реакцией (рН 6,5-7), без следов плесени и запаха гнили. Качественные показатели ВКИ по сортам показаны в табл. 43.

Таблица 43. Качественные показатели ВКИ по сортам

Винный камень. Винный камень должен быть сухим, с кислой реакцией, без следов плесени и постороннего запаха.

Качественные показатели винного камня по сортам показаны в табл. 44.

Таблица 44. Качественные показатели винного камня по сортам

Из ВКИ и винного камня получают химически чистую кислоту и ее соли.

Винная кислота. COOH-СНОН-СНОН-СООН впервые была выделена из винного камня, поэтому ее называют виннокаменной кислотой, сокращенно - BKK.

Винная кислота - твердое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, что видно из данных, приводимых ниже.

Винная кислота, являясь двухосновной, образует два вида солей: кислые и средние. Из солей винной кислоты при переработке отходов виноделия имеют значение четыре: кислый виннокислый калий, виннокислый калий, виннокислый кальций и виннокислый калий-натрий.

1. Кислый виннокислый калий КНС4Н4О6 кристаллизационной воды не содержит. Значительно менее растворим в воде, чем винная кислота:

В водно-спиртовых растворах растворимость его уменьшается с увеличением содержания спирта.

2. Виннокислый калий К₂С₄Н₄О₆ в воде хорошо растворяется. Так, при температуре 20 °С растворяется 1550 г/дм³.

3. Виннокислый кальций (ВКИ) СаС₄Н₄О₆ ⋅ 4Н₂О кристаллизуется с четырьмя молекулами воды. При температуре 100 °С теряет две молекулы кристаллизационной воды. Растворимость в воде значительно ниже, чем у кислого виннокислого калия; при температуре 25 °С растворяется 0,436 г/дм³, при 100 °С - около 3 г/дм³. Растворимость ВКИ увеличивается с понижением рН.

4. Виннокислый калий-натрий (сегнетова соль) KNaC₄H₄О₆ ⋅ 4Н₂О хорошо растворяется в воде: при температуре 100 °С -3000 г/дм³, при 20 °С - 900 г/дм³. В выжимках и дрожжевых осадках винная кислота содержится в форме солей КНС₄Н₄О₆ и СаС₄Н₄О₆ (виннокислые соединения, ВКС).

Винная кислота и ее соли находят широкое применение в промышленности. Из отраслей пищевой промышленности наибольшее количество винной кислоты потребляет кондитерская. В пищевой промышленности винная кислота может быть заменена лимонной и яблочной.

В химической и фармацевтической промышленности, которые в настоящее время являются крупными потребителями винной кислоты, она не может быть заменена другими кислотами.

Винную кислоту применяют и в винодельческой промышленности для подкисления виноматериалов, в виде метавинной кислоты для стабилизации виноматериалов против кристаллических помутнений и в качестве реактива в ряде химических анализов.

Виноградные семена. Сухие виноградные семена должны удовлетворять следующим требованиям: цвет темно-красный или коричневый; запах без посторонних затхлых тонов; наличие поврежденных семян не более 5%, примесей не более 3%, содержание масла при экстракции серным эфиром не менее 10%, влажность не более 7%, кислотное число масла в семенах не более 4,0 мг КОН.

На Старотитаровском винзаводе объединения "Абрау-Дюрсо" во время производственного испытания комплексной переработки виноградных выжимок получен средний выход семян из 1 т 182 кг влажностью 5,8-6,1 % с содержанием масла 17,07 % и примесей 0,5-0,6 %.

Семена отгружают на маслоэкстракционные заводы, где из них извлекают масло. Масло применяется в пищевой, олифоваренной и лакокрасочной промышленностях, в парфюмерии и медицине.

Кормовая мука. Кормовая мука должна иметь коричневый цвет, приятный запах выжимок, влажность до 6 % и содержать в пересчете на сухое вещество (в %): протеинов не менее 10, жиров не менее 2, сырой клетчатки не более 30, БЭВ 50-60, золы не более 9, рН не менее 4,5. В 100 кг кормовой муки должно содержаться 35-50 кормовых единиц. Средний выход кормовой муки из 1 т выжимок 270 кг.

Белковый корм (дрожжи). Высушенные дрожжи должны содержать влаги не более 12%, протеина не менее 25, золы не более 14 %, рН не менее 4.

Пищевой виноградный краситель. Из выжимок красных сортов винограда получают экстракт, который в дальнейшем выпаривают на вакуум-аппаратах и получают концентрат.

Концентрат - прозрачная жидкость, интенсивно окрашенная, темно-гранатового цвета, с ароматом вина и терпким, солоновато-кислым вкусом, с содержанием сухих веществ не менее 30%, красящих веществ не менее 50 г/дм³, золы не более 7% и рН 3%-ного раствора 2,2-2,5.

Пищевой виноградный краситель применяют в кондитерской промышленности, в газированных напитках.

Выход экстракта с 1 т выжимок 100 дал с содержанием красящих веществ 19-20 г/дм³. Отходы виноделия в СССР перерабатывают комплексно с получением спирта, ВКИ, семян, виноградного красителя, кормовой муки, белкового корма.

Из отходов, получаемых при переработке одной тонны винограда, средний выход составляет: спирта-сырца 0,65 дал. б. с.; виннокислой извести 0,8 кг в пересчете на 100%-ную ВКИ; семян 15 кг; 22 кг кормовой муки. Экономический эффект 2,5 руб. на каждую тонну переработанного винограда.

Перерабатывают отходы в специализированных цехах и в кустовых заводах.

На винодельческих предприятиях в настоящее время применяют безотходную технологию переработки винограда (рис.73).

Рис. 73. Схема бозотходной переработки винограда: 1 - бункер; 2 - дробилка-гребнеотделитель; 3 - мезгонасос; 4 - стекатель; 5, 7 - суслосборники; 6, 20, 22 - прессы; 8, 9, 11, 13, 15, 21, 24, 25, 31, 33, 35, 37, 40, 43 - насосы; 10 - отстойные емкости; 12 - бродильные емкости; 14 - бункер-дозатор; 16, 19, 23 - сборники; 17 - экстрактор; 18 - измельчитель гребней; 26 - питатель; 27 - фильтр-пресс; 28 - сушильный агрегат; 29 - отделитель семян; 30, 42 - сборники с мешалкой; 32 - отстойно-бродильные резервуары; 34 - аппарат для приготовления раствора реактива; 36 - реактор-нейтрализатор; 38 - воронка; 39 - центрифуга; 41 - брагоперегонный аппарат; 44 - очиститель семян; 45 - сушилка ВКИ

Олег Белай Трифико Олег Белай.
продать коньяк