Установка для зброджування виноградного сусла на меззі

Винахід відноситься до мікровиноробства, а саме до установок для приготування червоних вин у невеликих обсягах. Відомий апарат для приготування червоних вин (ротовиніфікатор), який містить циліндричний резервуар із завантажувальним патрубком, розвантажувальним пристроєм і спіральною лопаткою, що нерухомо закріплено всередині резервуара, що горизонтально встановлено в підшипниках і зв'язано із приводом обертання (Г.Г.Валуйко. Современные способы производства виноградных вин. «Легкая промышленность», М.: 1984. с. 33). Загальні ознаки відомої установки та установки, яка заявляється: бродильна камера (резервуар), завантажувальний і розвантажувальний патрубки. Відомий апарат забезпечує гарне перемішування м'язги, однак він має складну конструкцію й споживає значну кількість електроенергії для перемішування м'язги. За конструктивним виконанням найбільш близькою до винаходу, що заявляється, є установка для зброджування середовищ, які містять цукри, із перетіканням їх під дією тиску газів бродіння з однієї частини установки в іншу, що містить сполучені між собою своїми нижніми частинами бродильні камери з трубами для перетікання, завантажувальний і розвантажувальний патрубки та пристрій комутації для почергового випуску газів бродіння з бродильних камер, що містить у собі розміщений в одній із бродильних камер поплавець із штоком, який оснащено двома упорами, та два встановлених у корпусі клапани, кожний із яких складається із сідла та органа для запирання, закріпленого на втулці, що встановлена з можливістю осьового переміщення на штоку поплавця між упорами та підпружинена щодо одного з них, при цьому кожний із клапанів з'єднано з верхньою частиною відповідної бродильної камери (пат. України № 5729, варіант, зображений на фігурі 1, С 12 G 1/02, 1991). Загальні ознаки відомої установки та установки, яка заявляється: дві сполучені між собою своїми нижніми частинами бродильні камери, завантажувальний і розвантажувальний патрубки та клапан для випуску газів бродіння, що включає в себе корпус, сідло й орган для запирання. Недоліком цієї й інших відомих установок із шапкою м'язги, що плаває та періодично затоплюється суслом, яке піднімається у трубах для перетікання, є повільне просочування сусла крізь шар м'язги в протитечії до пухирців газів бродіння, що піднімаються, які, зазнаючи значного опору, скупчуються всередині шапки, утворюючи великі порожнини, в яких може відбутися скисання м'язги й розвиток хвороботворних бактерій. Просочування сусла крізь шапку м'язги відбувається за шляхом найменшого опору, переважно біля стінок резервуара, тому сусло погано здобуває з твердої частини м'язги барвні, ароматичні та дубильні речовини, що негативно позначається на якості готового продукту. Сильно насичена газами шапка, володіючи великою плавучістю, унеможливлює найбільш просте й недороге розвантаження м'язги за допомогою насоса, що у цій установці після відкачування частини сусла забивається твердою частиною м'язги. В основу винаходу поставлено завдання удосконалити механізм здобування екстрактивних речовин із твердої фази м'язги шляхом швидкого занурення шапки м'язги в сусло в одній бродильній камері, та швидкого пропускання сусла крізь шапку м'язги в напрямку знизу вгору - в іншій камері, що дозволить поліпшити якість готового продукту та полегшить розвантаження м'язги. Для цього в установці зброджування виноградного сусла на меззі, що містить дві сполучені між собою своїми нижніми частинами бродильні камери, завантажувальний і розвантажувальний патрубки й клапан випуску газів бродіння, що включає в себе корпус, сідло й орган для запирання, відповідно до винаходу, одна з бродильних камер через завантажувальний патрубок безпосередньо сполучена з атмосферою, а інша - через клапан випуску газів бродіння, орган для запирання якого шарнірно закріплено на корпусі й обладнано важелем із установленою на ньому магнітним тягаром, що взаємодіє із пластиною з магнітного матеріалу, яка закріплена на корпусі. Крім того, відповідно до винаходу, магнітна вага встановлена на важелі з можливістю поздовжнього переміщення й фіксації, а на важелі нанесені поділки; на корпусі клапана нижче сідла встановлено регулюючий кран із поворотною рукояткою, на корпусі якого закріплена шкала, а на рукоятці - покажчик. Конструкція клапана дозволяє виробити сідло з досить великим прохідним перерізом, забезпечити з боку ваги велике зусилля, що діє на орган для запирання у закритому положенні клапана, та мале - у відкритому. При цьому створюються умови для досягнення досить великого перепаду рівнів м'язги в бродильних камерах і швидкого (протягом 1-2 с) скидання тиску в установці до атмосферного, що призводить до швидкого перетікання м'язги з однієї камери в іншу, зануренню шапки в одній з них і промиванню суслом - в інший, завдяки чому сусло інтенсивно збагачується екстрактивними речовинами твердої частини м'язги. З огляду на велику швидкість взаємодії сусла із шапкою, остання розламується на грудки, що супроводжується руйнуванням у ній великих порожнин, заповнених газом, завдяки чому виключається можливість скисання м'язги й розвитку в ній хвороботворних мікробів. В обох камерах сусло пронизує шапку за всім об'ємом (через швидкоплинність процесу), причому рух сусла спрямований знизу нагору, тобто в ту ж сторону, куди прагнуть рухатися газові пухирці, внаслідок чого в запропонованій установці відбувається більш повне видалення газу із шапки, чим у відомих установках, де згадані субстанції рухаються в протитечії. У результаті руйнування шапки на грудки й видалення з неї газів бродіння тверда фаза м'язги після чергового скидання тиску в установці проникає в середні та нижні шари сусла, збагачуючи його барвними, ароматичними, дубильними й іншими екстрактивними речовинами. Одночасно з цим зменшення здатності м'язги до розшаровування наприкінці бродіння дозволяє відразу ж після останнього скидання тиску в установці й гомогенізації м'язги здійснювати її розвантаження за допомогою насоса, без застосування спеціальних розвантажувальних пристроїв, що знижує собівартість готової продукції. Завдяки тому, що магнітна вага встановлена на важелі з можливістю поздовжнього переміщення й фіксації, а на важелі нанесені поділки, досягається можливість регулювати довжину плеча прикладання сили від ваги до клапана, а значить різницю рівнів м'язги в бродильних камерах. Регулювання убік зменшення цієї різниці рівнів необхідно, наприклад, при зброджуванні м'язги з високими властивостями утворювати піну, перелив якої через завантажувальний патрубок установки міг би призвести до втрат сусла. Установлення на корпусі клапана нижче сідла регулюючого пробкового крана, на корпусі якого закріплена шкала, а на поворотній рукоятці - покажчик, дозволяє регулювати частоту спрацьовування клапана шляхом випускання частини вуглекислого газу з-під клапана наприкінці бродіння, коли процес екстракції практично завершено, а часті перемішування м'язги збагачують сусло суспензіями. На фіг.1 схематично зображена запропонована установка в розрізі; на фіг.2 - варіант установки з двома резервуарами; на фіг.З - вид А на фіг.1, збільшено; на фіг.4 - вид Б на фіг.1, збільшено. Установка складається з двох сполучених між собою своїми нижніми частинами бродильних камері, 2, завантажувального 3 і розвантажувального 4 патрубків і клапана 5 для випуску газів бродіння. Бродильні камери 1, 2 утворені або двома частинами одного резервуара (фіг.1), відгородженими одна від одної вертикальною перегородкою 6, яка закріплена у верхній частині резервуара, або двома резервуарами (фіг.2). Камери 1, 2 сполучуються між собою або через нижній край перегородки 6 (фіг.1), або через короткий горизонтальний відрізок труби 7 (фіг.2), яка має великий діаметр. Завантажувальний патрубок 3 установлено на одній із бродильних камер і постійно сполучає її з атмосферою, а клапан 5 - на іншій. Клапан 5 складається з корпуса 8 (фіг.2) із сідлом 9 і органа для запирання 10, який закріплено на корпусі 8 за допомогою шарніра 11 і обладнано важелем 12 із установленою на ньому магнітною вагою 13, яка взаємодіє у закритому положенні клапана з пластиною 14 із магнітного матеріалу, що консольно закріплена на корпусі 8 паралельно важелеві 12. Магнітна вага 13 установлена на важелі 12 із можливістю поздовжнього переміщення й фіксації за допомогою стопорного гвинта 15 (фіг.3). На важелі 12 нанесені поділки 16. На корпусі клапана 5 нижче сідла 9 установлено регулюючий пробковий кран 17 (фіг.1, 2), на корпусі 18 якого (фіг.4) закріплена шкала 19, а на поворотній рукоятці 20 - покажчик 21. Установка працює таким чином. При відкритому крані 17 в установку через патрубок 3 завантажують м'язгу й дріжджовий розчин до заданого рівня та закривають кран 17. Після того як м'язга забродить, відбувається її розшарування: тверда фаза спливає на поверхню рідкої у вигляді шапки. З камери 1 вуглекислий газ, який виділяється при бродінні, через патрубок 3 видаляється в атмосферу. У камері 2 гази бродіння скупчуються у верхній частині, створюючи надлишковий тиск, під дією якого частина м'язги з камери 2 витісняється в камеру 1 (положення, зображене на фіг.1). При перевищенні в камері 2 тиску, обумовленого положенням ваги 13 на важелі 12, орган для запирання 10 піднімається над сідлом 9, відриваючи магнітну вагу 13 від феромагнітної пластини 14. При цьому сила, що діє на сідло 9 із боку ваги 13, у кілька разів послаблюється (сила взаємодії постійного магніту з феромагнітним тілом у багато разів більше маси магніту), й орган для запирання 10 повністю відкриває клапан 3, випускаючи з камери 2 вуглекислий газ. Прохідний переріз сідла 9 виконано досить великим, щоб тиск газу в камері 2 упав до атмосферного за 1-2 секунди. Одночасно під дією різниці рівнів м'язга в камері 1 швидко опускається, а в камері 2 - піднімається (положення, зображене на фіг.2), і клапан 5 закривається. Через наявність сил тертя шапки об стінки камер, її центральна частина рухається разом із суслом швидше, ніж периферійна. Шапка прогинається й розламується на грудки, переважно біля границь великих порожнин, заповнених газом. Під дією сил інерції шапка в камері 1 занурюється, а в камері 2 пронизується суслом. В обох камерах рух сусла крізь шар шапки спрямовано знизу нагору, завдяки чому з неї видаляється газ, шапка великою мірою втрачає плавучість, розмокає й опускається в середні й нижні зони сусла, збагачуючи його екстрактивними речовинами. Руйнування порожнин, які заповнені газами, у товщі шапки попереджає скисання в них м'язги й розвиток хвороботворних мікробів. У процесі наступного циклу підйому тиску в камері 2 тверда частина м'язги спливає в обох камерах, формуючи нову шапку. У випадку появи в патрубку 3 піни роблять переміщення ваги 13 уздовж важеля 12 на кілька поділок убік клапана 5, зменшуючи тим самим різницю рівнів м'язги в камерах 1, 2, при якій відбувається спрацьовування клапана. Спочатку цикли перемішування м'язги повторюються щогодини, а наприкінці бродіння, коли процес екстракції практично завершено, щоб уникнути збагачення сусла суспензіями, відкривають кран 17 на кілька поділок за шкалою 19. При цьому частина газів постійно випускається з камери 2, і цикли спрацьовування клапана 5 стають рідшими. Після закінченні бродіння розвантаження бродильних камер роблять за допомогою насоса через патрубок 4 відразу ж після скидання тиску в камері 2, поки не почалося розшарування м'язги.