CC BY
57
УДК 663.26
К.А. КОВАЛЕВСЬКИЙ, М.1. ВАЛЬКО, Т.О. КУЗЬМША, ГА. Т1ХОСОВА, О.1. МАМАЙ
Херсонський нацюнальний технiчний ушверситет
ВИРОБНИЦТВО ПРОДУКТ1В 13 ВТОРИННОÏ СИРОВИНИ ВИНОРОБСТВА
В poôomi описано cnociô i устаткування переробки дрiжджових ocadie i некондицшног плодово-ягiднoï сировини, як дають змогу пiдвищити euxid вторинних прoдуктiв, полтшити 1'хню яюсть, знизити втрати i знизити трудомктюсть.
Ключoвi слова: виннокисле вапно, екcтрaкцiя, освтлення, дробильно-змшувальна установка, декантатор, плoдoвo-ягiднa сировина.
К.А. КОВАЛЕВСКИЙ, Н.И. ВАЛЬКО, Т.О. КУЗЬМИНА, А.А. ТИХОСОВА, О.И. МАМАЙ
Херсонский национальный технический университет
ПРОИЗВОДСТВО ПРОДУКТОВ ИЗ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ ВИНОДЕЛИЯ
В работе описывается способ и оборудование для переработки дрожжевых осадков и некондиционного плодово-ягодного сырья, которые позволяют повысить выход вторичных продуктов, улучшить их качество, снизить потери и снизить трудоемкость.
Ключевые слова: виннокислая известь, экстракция, осветление, дробильно-смесительная установка, декантатор, плодово-ягодное сырье.
K.A. KOVALEVSKY, M.I. VALKO, T.O. KUZMINA, G.A. TIKHOSOVA, O.I. MAMAI
Kherson National Technical University
PRODUCTS OBTAINED FROM RECYCLED RAW OF WINEMAKING
This article describes a method and apparatus for processing the yeast sediment and substandard fruit raw material that will improve the yield of secondary products, improve their quality, reduce losses, and reduce labor intensity.
Keywords: tartaric lime extraction, clarification, crushing and mixing plant, decanter, fruit and berry raw materials.
Постановка проблеми
До вторинно1 сировини виноробно1 промисловосп належать продукти: що залишаються ввд винограду або плодово-япдно1 сировини при 1хнш переробц на вино чи безалкогольну продукцш (гребеш, вичавки, шсточки); що утворюються в процеа тако1 переробки (осади дршджов1, винного каменю та ш.); або при одержанш з вина спирту, мщних напо1в (барда). Продукти, одержуваш з вторинно1 сировини, називаються вторинними продуктами виноробства.
Вторинна сировина складае до 20% ввд шлькосп основно1 сировини, що переробляеться [1]. З вторинно1 сировини винограду одержують вторинш продукти виноробства - етиловий спирт, винну кислоту, виноградну олш, енобарвники, корми для тварин, добрива. При б1льш повнш переробц вторинно1 сировини з не1 можна одержати енантовий еф1р (коньячна ол1я), танш, ферментш i вгтамшш препарати, амiнокислоти, дрiжджовi автолiзати, кормовi дрiжджi та ш. З вичавкiв, звiльнених ввд насшня, одержують борошно, яке використовують у твариннищга, при виробництвi хлiба, виноградного пива, екстракти iз гребенiв та вичавшв.
Вторинну сировину одержують у виноробнш промисловостi як у сезон переробки основно1 сировини, так i протягом усього року в процеа обробки вина, при його дистиляцп, шампанiзацiï, при одержаннi коньяку. Вторинною сировиною е гребенi, вичавки (солодк i тi, що збродили), насшня, шсточки, осади.
Впровадження у виробництво нових технологiй дозволить пiдприемствам здшснювати беззбиткову комплексну переробку вторинних ресурав виноробства з отриманням як нових, так i традицшних продуктiв.
Другим важливим напрямком дослвджень е максимальна механiзацiя технологiчних процесiв переробки вторинних ресурав виноробства.
Аналiз останшх дослщжень i публiкацiй
Переробцi вторинно! сировини придмлася i придiляeться у виноробних кранах свиу велика увага. У колишньому СРСР були розробленi проекти малих цех1в i цiлих завода з комплексно! переробки вторинно! сировини. Таю заводи були побудоваш в Молдов^ а цехи по переробцi вторинно! сировини майже на всiх заводах первинного виноробства.
1нститутом «Магарач» стльно з машинобудiвними заводами в 1996-2000 рр. розроблеш установка для екстрагування виноградних вичавок продуктивнiстю 3-9 т/год (Н1жинський механiчний завод) i вщстшник для др1жджово! барди мiсткiстю 20 м3 (Полтавський завод хiмiчного машинобудування) [2].
1з винних дрiжджiв на заводах первинного виноробства зпдно з правилами переробки винограду виготовляють спирт-сирець, виннокисле вапно з використанням осадiв для приготування корму для тварин. Перегонку осащв др1ждж1в на крупних заводах здшснюють на апаратах безперервно! дп. На малих пiдприeмствах використовували кубовi апарати, яш останнiм часом промисловютю не випускаються. При додаткових промиваннях осадiв водою можливо вилучити тiльки частину виннокам'яно! кислоти (до 0,7%). Вилучення виннокислих сполук (ВКС) при прямому осадженш практично досягае не бiльш 45-55%. Тому стало необхвдним створення способу i пристро!в для екстракцi! (ВКС) у протитечи барди (дрiжджових осадiв виноробства) з освггленням розчинiв ВКС.
Формулювання мети дослщження
Метою дослвджень е розробка ефективно! комплексно! технологi!' переробки др1жджових осадiв i плодово-ягiдно! сировини на спирт i виннокисле вапно.
Об'ектами дослiджень були дрiжджовi осади, вщ виноградних виноматерiалiв, а також некондицшна плодово-ягiдна сировина (яблука, вишня, черешня, слива, тощо). Вмiст спирту у дрщджових осадах i бражцi ввд плодово-ягiдно! сировини визначали по ДСТУ 4112.3-2002.
Викладення основного матерiалу дослщження
Враховуючи науково-дослщш роботи багатьох наукових закладiв колишнього СРСР i останш роботи виконанi iнститутом ВiВ «Магарач», виробничниками та кафедрою харчових технологш ХНТУ була розроблена i використовувалась на винзаводi радгоспу «Янтарний» технолопчна схема (рис. 1).
Дрiжджовi осади шсля зняття з них зброджених виноматерiалiв поступають в збiрник з мшалкою 1, з якого насосом 2 подаються в рамний фшьтрпрес 3. Фiльтрат надходить у збiрник 5 для використання його в купажах виноматерiалiв. Спресованi осади з преса вивантажують в дробильно-змiшувальну установку 4 [3, 4], де вони роздрiбнюються i змiшуються з водою i поршневим насосом 6 перекачуються у збiрник 7 з мшалкою i змiевиковим пiдiгрiвачем. Пщ^в здiйснюеться гарячою водою, що поступае з дефлегматора перегонно! установки. Насосом подачi барди 8 заповнюють куб перегонно! установки 9 до робочого об'ему i вiдкривають пару вентилем 36. Установка обладнана ректифiкацiйним блоком, який складаеться iз змiцнювано! колони 10, дефлегматора 11, холодильника 12 i контрольного лiхтаря 13 [5]. Регулювання мiцностi спирту здiйснюеться подачею холодно! води в холодильник i виходу !! iз дефлегматора. 1з спиртового лiхтаря спирт виходить в один iз збiрникiв спирту 14 i ввдцентровим насосом перекачуеться у спиртосховище.
Барда пiсля зак1нчення ввдгонки спирту з кубiв 9 зливаеться у збiрник барди 16, який обладнано мiшалкою. В збiрнику барду змшують з розчинами препарату двоокису кремнш i желатину, як1 готують в апаратах 17 [10]. Насосом 8 сумш барди з розчинами препаралв подають до установки екстракцп ВКС, яка складаеться с трьох секцiй [6, 7]. Кожна секщя складаеться iз змiшувача 18, змонтованого над вщстшником 19 i е секщями першого, другого i третього ступеню екстракцi! . Барда поступае у змшувач 18 секцi!' першого ступеню екстракцп. Сумш барди i екстракту ВКС, отриманого з вiдстiйника 19 другого ступеню iз змiшувача зливаеться у вщстшник 19 першого ступеню екстракцп. За рахунок дi! препарапв освiтлення проходить протягом 2 годин. Шсля вiдстоювання освiтлений i насичений виннокислими сполуками екстракт через кран 34 з поворотною трубою за рахунок тиску стисненого повпря, яке поступае з компресорно! установки 30, зливаеться у реактори 21. З другого i першого ступеню екстракцп екстракт перемщаеться з ввдстшнишв 19 в змiшувачi 18 першого i другого ступеню, а в змшувач 18 третього ступеню подають воду пщгрпу у теплообмiннику 29. Шсля перемщення освiтленого екстракту iз вщстшнишв 19 i наповнення водою змшувача третього ступеню прохiднi крани 34 з поворотними трубами закривають, а вщкривають крани триходовi 32 для перемщення осадiв барди з ввдстшника 19 першого ступеню в змшувач 18 другого, з другого - в третш, з третього у збiрник вiдпрацьовано!' барди 30. В змшувач першого ступеню 18 подають порцш свiжо! барди iз збiрника 16. Пiсля перемiшування компонентiв екстракцп цикл повторяеться.
В реакторах 21 проводять обробку екстракту виннокислого вапна (ВКВ) содою i хлористим кальщем, який готують в апаратах 22 i 23. Пiсля утворення кристалiв ВКВ вони разом з матковим розчином зливаються в декантатор-промивач 25 для вщокремлення рiдини i промивки ВКВ чистою водою [8, 9]. Виннокисле вапно сушать в паровш сушарщ 26. Отриманий спирт-сирець передають для
ректифшаци, виннокисле вапно ре^зуеться заводам винно! кислоти, а вщпрацьована барда використовуеться для приготування кор]шв для тварин.
Вiдходи плодово-япдно! сировини (яблука, вишня, черешня та ш.) транспортером 38 подають на дробарку 39 i подрiбнюють, обробляють ввдкритою парою у бланшувачi 40, протирають на протиральнiй машинi 41. Протерта маса надходить у бункер 42 i насосом 2 перекачуеться у бродильний резервуар. Шсля зброджування бражка насосом 2 перекачуеться у збiрник-пiдiгрiвник 7 перегонно! установки. Отриманий плодовий спирт-сирець iз збiрникiв 14 насосом 15 ввдкачують у спиртосховище. Барда з перегонно! установки зливаеться у збiрник барди 16 i насосом 8 в натрний бак вщпрацьовано! барди 20, минаючи установку екстракци ВКВ, для використання у виробнищга кормiв або добрив.
В схемi (рис.1) використана установка для екстракци в протитечи виннокислих сполук iз дрiжджово! барди, що складаеться з вщстшнишв 1 (рис.2), змiшувачiв 2, установлених над ними, самоочисного фшьтра 3 грубого фшьтрування з отворами в перегородцi 0,2-1,0 мм i гiдроциклону 4. Змiшувачi 2 зливальним краном 5 з'еднанi з вшстшниками 1, утворюючи один ступiнь екстракци. Ввдстшники 1 i змiшувачi 2 виконаш у виглядi цилiндричних резервуарiв з конiчними днищами i кришками.
Змiшувачi 2 зливальним краном 5 з'еднаш з вiдстiйниками 1, утворюючи загальний блок, що е ступенем екстракци. Трубопровш пiдведення барди 6 iз краном 7 з'еднаний з пдроциклоном 4, що у свою чергу з'еднаний iз самоочисним фшьтром грубого фiльтрування 3. У змшувачах 2 установленi пiдiгрiвники 8.
У ввдстшниках 1 встановленi з можливютю повороту патрубки 9 так, щоб можна було регулювати вiдбiр 1/2 - 2/3 об'ему прояснено! фази. Патрубки 9 з'еднаш з трубопроводами 10 для перепкання i вщбору прояснено! фази i через крани 11 - зi змшувачами 2 кожного попереднього ступеню, а трубопровiд 10 першого ступеню з'еднаний зi збiрником екстракту (на рис. не показано). Ус вiдстiйники 1 зв'язанi через колектор 12 iз джерелом стиснутого повиря (на рис. не показано), на колекторi 12 встановленi крани 13 i 14 для подведения стиснутого повiтря i з'еднання з атмосферою колектора.
Ввдстшники 1 кожного ступеня переливними трубопроводами згущено! фази (барди) 15 через крани 16 зв'язаш зi змiшувачами 2 наступного ступеня екстракци, тобто першого з другим, другого - iз трепм, третього - зi збiрником згущено! фази (на рис. не показано). Для визначення рiвня роздiлу фаз на ввдстшниках 1 установленi склянi рiвнемiри 17 (можуть бути встановленi також сигналiзатори, як1 рекомендуеться встановити на патрубках 9).
У змiшувачах встановлет мiшалки 18 (механiчнi чи пневматичш). Для визначення рiвня при заповненш змiшувачiв 2 бардою i водою в них встановлеш датчики верхнього 19 i середнього 20 рiвнiв, причому датчик середнього рiвня 20 виконаний поворотним з можливiстю регулювання рiвня ввд 1/3 до 1/2 його об'ему. Об'ем вiдстiйникiв i змiшувачiв однаковий. Для подачi суспензи бентонiту або розчину окису кремшю в усi змiшувачi 2 на початку роботи й у змiшувач першого ступеню (шд час роботи на початку кожного циклу) на них змонтоваш лшки 21.
Змiшувач 2 третього ступеню екстракци з'еднаний з трубопроводом 22 тдведення розчинника (води) через кран 23. Трубопроввд 22 з'еднаний також з колектором 24 щдведення суспензи бентониу (розчину окису кремшю), на якому знаходяться крани 25. Колектор 24 призначений для подачi освгтлювача з дозатора 26 i води в змiшувачi на початку роботи.
Ввдстшники 1 i змiшувачi 2, розташоваш над вiдстiйниками, установленi на фундаменп за допомогою стiйок 27. Оптимальна шльшсть ступенiв екстракцi! три, при необхвдносп к1льк1сть ступенiв може бути зб№шена до п'яти - шести.
Установка працюе таким чином. На початку роботи через кран 7 i трубопроввд 6 св1жу барду подають на гiдроциклон 4, де ввдокремлюються твердi важк1 суспензи i пiсок. З гвдроциклона барда надходить у самоочисний ф№тр грубого фшьтрування 3 ^ пройшовши перфоровану самоочисну перегородку, вона надходить у змiшувач 2 першого ступеню екстракци, який заповнюють до повного об'ему. При цьому крани 5 на установщ закритi. Одночасно в змшувач 2 третього ступеню по трубопроводу 22 через кран 23 подають гарячу воду (70-90°С), заповнюючи його до 1/2 об'ему. Шсля заповнення свiжою бардою змшувача 2 першого ступеню подачу и припиняють i через кран 5 зливають у ввдстшник першого ступеню при ввдкритому в атмосферу кранi 14 i закритому кранi 13 стиснутого повиря колектора 12. Пiсля зливу вае! барди кран 5 змiшувача першого ступеню закривають, краном 7 включають подачу св1жо! барди в змiшувач першого ступеню, крани 14 i 11 всiе! установки i 16 другого i третього ступеню закривають, через кран 16 першого ступеню стисненим повирям, що надходить через кран 13 колектора 12, барду з ввдстшника першого ступеню подають у змшувач 2 другого ступеню. Заповнення змшувача першого ступеню проводять до рiвня 1/2, а другого - до повного об'ему.
Шсля повного перетшання барди з вщстшника першого ступеню в змшувач другого кран 13 закривають, краном 14 з'еднують вщстшники з атмосферою i через кран 5 зi змшувача другого ступеню зливають 1/2 об'ему барди у вщстшник. Пiсля цього стисненим повирям з вiдстiйника 2 другого
ступеню подають барду в змшувач 1 третього. У такий споаб уа змiшувачi заповнюють свiжою бардою, а змiшувач третього ступеню також i водою. За допомогою колектора 24 i кранiв 25 заповнюють до верхнього рiвня змiшувачi першого i другого ступенiв, включають мшалки 18, i в ус змiшувачi з дозатора 26 подають суспензш бентонiту (розчину окису кремнш) через колектор 24 i крани 25. Шсля перемшування через крани 5 зливають суспензiю у вщстшник, у якому вiдбуваеться !! вщстоювання.
У цей час заповнюють свiжою порцiею барди до 1/2 рiвня змiшувач першого ступеню i водою змiшувач третього ступеню. Пiсля закшчення ввдстоювання, визначивши межу прояснено! i згущено! фаз, патрубки 9 встановлюють в одне положення, вище найб№шого рiвня роздiлу фаз, закривають кран 14 колектора 12 i ввдкривають кран 13. При цьому крани 5 i 16 закрип, а крани 11 ввдкривають. Прояснена фаза тд дiею стиснутого повiтря по трубопроводам 10 через крани 11 перепкае з ввдстшнишв першого ступеню в збiрник екстракту, iз другого ступеню - у змiшувач першого, iз третього - у змiшувач другого. Шсля зашнчення перетiкання прояснено! фази крани 11 закривають, а крани 16 вщкривають.
Ввдбуваеться перепкання згущено! фази з вiдстiйника першого ступеню по трубопроводу 15 у змiшувач другого, з вщстшника другого ступеню - у третш, iз третього - у збiрник згущено! промито! барди.
Пiсля зак1нчення перетiкання згущено! фази крани 16 i 13 закривають, а краном 14 з'еднують ввдстшники з атмосферою. При цьому включають мшалки, у змiшувач першого ступеню подають порцш суспензi!' бентониу. Пiсля перемiшування через крани 5 суспензи зливають у вiдстiйники 1. Цикл повторюють.
При високому вмюп в бардi виннокислих сполук екстракцш ведуть при збiльшеннi подачi води до 2/3 об'ему i зниженш об'ему подачi барди до 1/3 об'ему змiшувача. У залежностi вщ необх1дно! продуктивностi вибираеться об'ем змiшувачiв i вiдстiйникiв.
Шд час роботи установки за допомогою пщ^внишв 8 регулюють температуру в межах 79-
90°С.
Висновки
Установка для екстракцi! виннокислих сполук дозволяе шдвищити ступiнь вилучення виннокислих сполук у розчин, який використовують для одержання виннокислого вапна або шших продуктiв iз дрiжджово! барди до 70% (при звичайному способi до 45%) i прискорити процес екстракцi!' за рахунок зниження часу вiдстоювання з 6-12 год до 2-3 год.
Проведет випробування у радгоспi-заводi «Янтарний» та на кафедрi харчових технологiй Херсонського национального унiверситету на лабораторнiй моделi та на одноступеневш дослiднiй моделi показали гарш результати. Установка пiсля випробування може бути рекомендована для виготовлення дослщного зразка i його випробування. При випробуванш технологiчно! лiнi! i окремих !! вузлiв за рахунок установок приготування суспензп дрiжджових осащв, перегонно! установки, установки екстракцi! виннокислих сполук з освиленням барди за допомогою препарату двооксиду кремнш i желатину збiльшився вих1д виннокислого вапна на 20%, знизились втрати спирту i води на 10%, значно тдвищилася як1сть ВКВ, спирту i кормiв. Знизились витрати робочо! сили при зниженнi витрат ручно! пращ. Переробка вiдходiв плодово-ягiдно! сировини дае змогу п1двищити ефективнiсть використання сировини.
Гэряча еодд
Спирт-сирець
§
3
&
Ьч»
г ©\
Рис. 1. Апаратурно-технолоочна схема переробки дрЪкджових оса/ии I iii.ixo.iiii плодово-япдного виробництва
I
!
I
§
"в I
Ьо
I
С>
О н
Рис. 2. Установка для екстракци в протитечи виннокислих сполук iз дрiжджовоТ барди.
Список використаноТ лггератури
1. Разуваев Н. И. Комплексная переработка вторинних продуктов виноделия. М.: «Пищевая промышленность», 1975, 167 с.
2. Справочник по виноделию/ Под ред. Г.Г. Валуйко, Симферополь, Таврия, 2005, - 589 с.
3. Дробильно-смесительная установка Авт. св. СССР № 967562, В02С18/06 24.12.1980, Авт. Ковалевский К.А., Высочанский ДМ. Чокой П.К., Паша М.Н.
4. Ковалевский К.А. Дробильно-смесительная установка. "Пищевая промышленность", 1989, №9, С.. 30-32.
5. Апарат для одержання коньячних та плодових спирпв. Патент Украши № 28148 А 16.10.2000. Авт. Ковалевський К.А., Глухов П.В., Челвдзе Т.Н.
6. Установка для экстракции в противотоке виннокислых соединений из дрожжевой барды Авт. св. СССР № 1011686, С^ 1/02 3.12. 1981 авт. Ковалевский К.А., Узун Д.Ф, Жданович Г.А., Аванесьянц Р.В.
7. Способ получения виннокислой извести, спирта и корма из отходов винодельческого производства - дрожжевых осадков. Авт.св. СССР 8И 1017714 С12 91/02, 13.95.1981. Авт. Ковалевский К.А., Узун Д.Ф,, Аванесьянц Р.В.
8. Установка для получения виннокислой извести. Авт. св. СССР № 994552 С12 G 1/02, 07.02.1983. Авт. Ковалевский К.А., Коваль В.В., Узун Д.Ф., Высочанский Д.М., Рубан П.А.
9. Ковалевский К.А. Декантатор-промыватель виннокислой извести «Виноградарство и виноделие СССР», №6, 1987.
10. Шанш О.Д., Ковалевський К.А., Ксенжук Н.1., Сльозко Г.Ф. Споаб освгглення i стабшзаци плодово-япдного i виноградного сусла, виноматерiалiв. Патент Украши на винахвд № 83303 С12Н, 2007 р.
