§ 42. Использование виноградной выжимки

В зависимости от применяемой технологии виноделия выжимка бывает перебродившая, полученная после прессования перебродившей мезги или сброженная при хранении, и небродившая (свежая, сладкая), т. е. поступившая непосредственно из пресса после прессования свежего винограда. Выжимка различается по цвету: белая и красная.

Весовое соотношение составных частей в выжимке (кожицы, семян, гребней, сока) колеблется в зависимости от сорта винограда, степени зрелости, района произрастания, метеорологических условий года и от того, как и на каких прессах производилось прессование. Обычно в выжимке, полученной с гидравлических прессов и прессов непрерывного действия, содержится от 30 до 40% неотжатого сусла. Выход выжимки (без гребней) при использовании прессов непрерывного действия составляет 9-10%, гидравлических - 12%; выход гребней составляет 2,5-5%.

В сладкой выжимке содержится в среднем около 0,7% виннокислых соединений и около 5% сахара по отношению к весу выжимки. В выжимке из винограда южных районов (Крым) количество виннокислых соединений составляет 1-1,2%, а из заизюмленного винограда - 2%. В перебродившей выжимке из красного винограда содержание виннокислых соединений в среднем составляет 0,9%. В сброженной выжимке в зависимости от ее качества содержится 2-5% спирта.

Переработка сброженной выжимки

Сброженную выжимку необходимо перерабатывать сразу после получения, так как при хранении она быстро теряет спирт и винную кислоту. Из выжимки сначала отгоняют спирт, а затем вторично кипятят ее и из барды осаждают виннокислую известь.

Получение спирта. Спирт из перебродившей выжимки извлекают на специальных перегонных аппаратах. В настоящее время широко используют саморазгружающиеся 3-кубовые перегонные установки УПК-58-02 производительностью 3 дал а/а в час^*. При выкурке спирта из выжимки сначала наливают в перегонные кубы воду (1-2 дал) так, чтобы она покрыла барботер острого пара, затем нагружают в кубы выжимку на ²/₃ емкости. Спирт отгоняют принятыми способами до полного извлечения спирта, т. е. когда сбегающая жидкость будет иметь около 1% об. спирта. На аппаратах, снабженных спиртовой колонкой и дефлегматором, получают спирт-сырец средней крепостью 50% об., который направляют на ректификационные заводы. Положительным качеством установок УПК-58-02 является и то, что они наряду с периодической прямой перегонкой выжимки могут работать как непрерывно действующие перегонные аппараты при отгонке спирта из выжимочных пикетов и дрожжевых осадков. Однако они имеют малую производительность. Поэтому на крупных винзаводах устанавливают непрерывно действующие брагоперегонные установки производительностью 250, 500 и 750 дал а/а в сутки.

^* (Символ а/а означает "абсолютный алкоголь". Ему противопоставляется в/а - "водный алкоголь", т. е. водно-спиртовой раствор.)

Получение виннокислой извести. Для извлечения винной кислоты из выжимки существует много способов. Все они состоят в том, что находящиеся в выжимке виннокислые соли переводят в раствор, затем выжимку отделяют, промывают; из раствора выделяют виннокислые соединения путем перевода их в нерастворимый виннокислый кальций (осаждают известковым молоком) или путем кристаллизации с получением винного камня.

На производстве виннокислые соединения переводят в раствор различными растворителями - горячей водой, минеральной кислотой (серной, соляной и сернистой), а также щелочью.

Когда в перегонном кубе заканчивается отгонка спирта из выжимки, жидкость (винас) из куба сливают в отстойный чан, а в куб наливают воду из холодильника примерно на 10 см ниже уровня выжимки. Содержимое куба снова доводят до кипения и кипятят в течение 10-15 мин. Полученную жидкость сливают в тот же отстойный чан.

Степень извлечения виннокислых соединений из выжимки обуславливается ее составом. В выжимке, помимо кислого виннокислого калия (винного камня), содержится плохорастворимый виннокислый кальций, который во время перегонки и промывки выжимки горячей водой фактически не извлекается. Для полного извлечения солей винной кислоты, содержащихся в выжимке, применяют серную кислоту или соду. Расход серной кислоты на подкисление в зависимости от содержания кальциевых солей должен составлять 0,3-0,6 кг на 1 т выжимки. Избыток серной кислоты при нейтрализации может образовать осадок гипса, что ухудшит качество виннокислой извести.

Большое влияние на выход виннокислой извести оказывает качество воды. Для увеличения выхода винной кислоты жесткую воду умягчают.

Нельзя заменять серную кислоту соляной, так как пары последней сильно разъедают стенки колонны, дефлегматора и холодильника. Кроме того, она не растворяет виннокислую известь. Но и серную кислоту можно задавать только в кубы, изготовленные из кислотоупорной стали, меди или имеющие кислотоупорное защитное покрытие. Поэтому прибегают к щелочному методу, прибавляя к горячей воде кальцинированную соду. Соды задают больше, чем серной кислоты - обычно 2-3 кг на 1 т выжимки.

Полученный раствор виннокислых соединений в виде барды необходимо перерабатывать, пока барда находится в горячем состоянии. Для осветления ее подвергают фильтрации или отстаиванию при температуре не ниже 45-50°С. Чистый раствор направляют в нейтрализатор, в него вводят хлористый кальций при постоянном перемешивании. Количество хлористого кальция зависит от содержания винного камня в обрабатываемом растворе. Обычно на 1 т белой выжимки задают 2-2,5 кг твердого хлористого кальция, а на 1 г красной выжимки - 3 кг. После этого в барду немедленно приливают известковое молоко, продолжая энергичное размешивание. Известковое молоко должно быть свежего гашения с концентрацией сухой извести 8%. Добавление известкового молока к барде проводят до слабокислой реакции. Проба, нанесенная на синюю лакмусовую бумажку, должна давать слабый розовый оттенок. Осаждение виннокислой извести происходит медленно. По окончании осаждения жидкость декантируют, а осадок направляют на центрифугирование или загружают в небольшой резервуар, промывают холодной водой 2-3 раза и направляют на сушку.

При щелочном методе переработка барды производится так же, как и подкисленной барды, с той лишь разницей, что для осаждения виннокислой извести используется только хлористый кальций. Доза твердого хлористого кальция - 6-8 кг на 1 т переработанной выжимки.

Виннокислую известь сушат в сушилках различного типа при температуре не выше 90°С. Хорошая виннокислая известь содержит 45-55% винной кислоты.

Переработка небродившей (сладкой) выжимки

Многие заводы до настоящего времени перерабатывают выжимку осенью, после сезона виноделия, сбраживая ее в цементированных ямах. При этом из сахара образуется спирт, который отгоняется в перегонных аппаратах. Из полученной барды осаждается виннокислая известь, как указано выше. Такой метод переработки выжимки исключительно трудоемок, требует больших затрат тяжелого физического труда, дает низкий выход спирта и винной кислоты.

Для увеличения выхода спирта и винной кислоты сладкую выжимку из-под пресса следует немедленно перерабатывать путем экстракции сахара и солей винной кислоты в раствор. Из полученного раствора сначала осаждают виннокислую известь, затем после сбраживания сахара отгоняют спирт. Сбраживание сока и отгонка спирта раньше осаждения виннокислой извести значительно увеличивают потери винной кислоты (до 40%) за счет микробиального разложения и усвоения дрожжами.

Экстрагирование выжимки. Извлечение сахара и виннокислых соединений в промышленности проводят путем экстракции горячей подкисленной или подщелоченной водой в отдельном резервуаре и в батарее резервуаров (диффузоров) периодическим и непрерывным способом по типу сахарной диффузии. Однако наиболее перспективным и экономичным является метод непрерывной экстракции сахара и виннокислых соединений в раствор в ленточных, ротационных, шнековых и других аппаратах непрерывного действия.

В Советском Союзе серийно выпускается экстрактор ленточного типа ЭНД-3М (рис. 47) производительностью 3 т. Он представляет собой горизонтальный цепной транспортер 1, у которого верхняя и нижняя ветви являются рабочими. На цепях, натянутых параллельно одна другой, при помощи системы звездочек 2 шарнирно закреплены перфорированные пластины 3. При движении цепей пластины скользят по поверхности двух направляющих. В местах перегрузки (на верхней ветви) и разгрузки транспортируемой выжимки (на нижней ветви) направляющие уголки прерываются, пластины поворачиваются вокруг оси крепления к цепям и сбрасывают с себя выжимку. Внутри экстрактора над всей поверхностью выжимки, перемещаемой транспортером, установлены четыре системы оросительных трубопроводов 4 - по две на каждую ветвь. Под каждой системой оросителей установлены по четыре сборника 5. Каждый сборник соединен трубопроводом с пульполовушкой и через насос 6 с трубчатым теплообменником 7 и своей системой оросителей.

Рис. 47. схема ленточного экстрактора непрерывного действия ЭНД-3М: I-IV - сборники диффузионного сока; 1 - транспортер, 2 - звездочки, 3 - перфорированные пластины, 4 - оросительные трубопроводы, 5 - сборники, 6 - насосы, 7 - трубчатые теплообменники, 8 - бункер, 9 - шибер

Экстрактор работает следующим образом. Сладкая виноградная выжимка после дробления на специальной дробилке подается элеватором в приемный бункер экстрактора 8, откуда самотеком поступает на медленно двигающийся транспортер 1. Высота слоя регулируется с помощью шибера-заслонки 9. Перемещаясь далее вместе с цепным транспортером, выжимка поступает в секцию перегрузки, перегружается на нижнюю ветвь транспортера под действием собственного веса и затем - в противоположном направлении к секции выгрузки. Здесь она также под действием собственного веса разгружается и попадает на шнек транспортера, расположенного под экстрактором.

Во время перемещения к месту разгрузки выжимка подвергается интенсивному противоточному орошению выжимочным диффузионным соком и чистой горячей водой через специальные оросители. Диффузионный сок или чистая вода, фильтруясь через слой выжимки, экстрагируют из нее одновременно сахар и виннокислые соединения, после чего стекают в расположенный под этим участком сборник. Диффузионный сок забирается из сборника насосом и снова подается на орошение.

Движение диффузионного сока в экстракторе противоточно движению выжимки и осуществляется следующим образом. Свежая, умягченная до полного удаления солей жесткости, слегка подкисленная горячая вода через регулировочный вентиль и расходомер подается в первую зону орошения. Пройдя через слой выжимки вода превращается в слабый диффузионный сок, собирается в сборнике I. Диффузионный сок, забираемый из сборника насосом, подается в ту же зону, циркулирует, одновременно подогреваясь в трубчатом теплообменнике, установленном после насоса. Излишек диффузионного сока, образующийся за счет подвода чистой воды, переливается в сборник II через переливное отверстие в его стенке. Чтобы переливаемый диффузионный сок двигался противотоком по отношению к движению экстрагируемой выжимки, переливное отверстие в стенке следующего сборника расположено несколько ниже, чем в предшествующем.

Излишек диффузионного сока из сборника II переливается в сборник III и т. д.

По мере передвижения транспортера от загрузочного бункера к разгрузочному выжимка постепенно обессахаривается, при этом в раствор переходят и соли винной кислоты. Выжимка в последней зоне орошается диффузионным соком самой слабой концентрации и на выходе из экстрактора - чистой водой. В этой зоне происходит не только окончательная экстракция выжимки, но и частичный сток жидкости. После прохождения последней зоны промытая выжимка сбрасывается с транспортера в разгрузочный бункер, из которого выводится шнековым транспортером и подается на отжим в пресс непрерывного действия. Самый концентрированный сок получается в IV сборнике, так как в этой зоне свежая выжимка все время промывается соком высокой концентрации. Откачка диффузионного сока производится непрерывно из сборника IV и регулируется в зависимости от концентрации сливаемого сока. При установившемся режиме концентрация отбираемого сока должна быть постоянной и составлять по сахару не менее 5% и по содержанию винной кислоты - не менее 0,5%. В отработанной выжимке должно оставаться сахара не более 0,7% и винной кислоты не более 0,15% к весу выжимки.

По технологической схеме комплексного использования виноградной выжимки сладкая небродившая выжимка непосредственно из-под прессов после взвешивания и дробления экстрагируется в аппарате непрерывного действия. Диффузионный сок после очистки нейтрализуется известковым молоком с добавлением хлористого кальция. Полученный осадок виннокислой извести после отделения и обезвоживания высушивают и направляют для производства винной кислоты. Сахаросодержащая жидкость сбраживается винными дрожжами, из бражки отгоняется спирт-сырец, который подвергается ректификации. Наряду с получением спирта-ректификата собираются высшие спирты и альдегиды. Из выжимки красных сортов получают пищевой энокраситель. Из отработанной выжимки выделяют виноградные семена, которые после высушивания отправляют на масложировые заводы для получения виноградного масла и танина.

Кормовое использование выжимки. Кожицу, полученную из выжимки после отделения семян, сушат и используют для приготовления комбикормов, скармливают в составе кормовых смесей или в виде кормовой муки. Сушка осуществляется в сушильных агрегатах АВМ-0,4.

Кормовая мука в сухом состоянии хорошо сохраняется и успешно применяется в смеси с другими кормами: со свеклой, картофелем или мелассой.

Кроме кормовой муки, из кожицы можно приготавливать комбинированный силос в смеси с кукурузой, тыквой, корнеплодами и другими кормами, пересыпая их солью.

Использование выжимки как удобрения. В зависимости от условий производства сухая кожица может быть использована для приготовления комбинированных удобрений. Для этого ее смешивают с минеральными удобрениями и затаривают в мешки.

Сырая кожица, полученная после отделения семян, а также выжимка, не используемая для получения кормов, должны направляться для приготовления компостов.

Хорошим удобрением, содержащим до 30% калия и до 10% фосфорной кислоты, является зола, получаемая при сжигании отработанной выжимки и гребней.