Читать онлайн Дипломное проектирование винзаводов бесплатно
Предисловие
Дипломный проект – самостоятельная работа студента с целью комплексного проектирования изделия, оборудования и (или) технологической линии на базе анализа существующих конструкций, разработки технологических процессов, решения организационных и экономических вопросов производства, безопасной жизнедеятельности и защиты окружающей среды.
Основная задача любого производства – приготовление продукции при максимально эффективном использовании сырья, энергии и минимальной стоимости оборудования, т. е. при минимальных затратах. Повысить эффективность производства помогают новая техника и технология. Их создание требует теоретических и прикладных научных исследований.
При работе над курсовым и особенно дипломным проектом закрепляются и углубляются навыки работы студентов с научно-технической, проектноконструкторской, нормативной и справочной литературой, анализа научнотехнических достижений науки и промышленности.
Представленное учебное пособие создано в помощь студентам при оформлении технологической части курсовой и дипломной работы.
1 Технико-экономическое обоснование цеха по производству вина
В этом разделе необходимо привести описание способов и технологий, используемых в производстве заданного вида продукции, сопровождая изложение иллюстрациями преимущественно в виде эскизных схем и анализом достоинств и возможных недостатков при прочих равных условиях их функционирования. Далее необходимо проанализировать достижения в области создания заданной группы продуктов: отразить сведение о новых технологических приёмах и прогрессивных методах обработки при производстве заданного вида продукции, указать рецептуры аналогов продукции, новые ингредиенты. Информация должна быть представлена лаконично, преимущественно в виде таблиц, схем со ссылками на информационные источники (научно-технические публикации в отраслевых журналах и патентную документацию) и заканчиваться выводами о современном состоянии, существующих проблемах и направлениях решения конкретных технологических задач.
Необходимо представить достоинства выбранной для проектирования технологии и нового технического решения с обоснованием возможных положительных результатов: новые потребительские качества (изменение пищевой, энергетической, биологической ценности), высокое качество, расширение ассортимента и т.п. Обоснование инвестиционной привлекательности предлагаемого проектного решения должно осуществляться на основании изучения ёмкости и тенденции развития рынка сбыта продукции, рыночной доли продукции в сегменте соответствующей группы продуктов и потребительского спроса на неё, присутствие конкурирующей продукции в регионе. При этом необходимо учитывать рекомендуемые Институтом питания РАМН нормы потребления продукта, фактически достигнутый размер потребления. Следует определиться с сырьевыми ресурсами, пунктами и способами (виды транспорта, состояние транспортных коммуникаций и расположение) их доставки на предприятие с учётом их географического положения.
Анализ сильных и слабых сторон производства – качества продукции, возможности сбыта, уровня технологии и техники, позволит принять решение по устранению существующих проблем, определиться с целью и задачами проекта, например, совершенствование технологии, управление качеством производимой продукции; реконструкции производства; разработки новой продукции и расширения ассортимента производства. В заключение этого раздела необходимо убедительно показать инвестиционную привлекательность, проектного решения.
Здесь же приводится расчет потребности населения в вине. Для этого необходимо знать численность населения области, где планируются поставки и реализация продукции, процент потребления и частота приобретения вина, а также контингент потребителей продукции других регионов, поставщиков и местных производителей.
Для простоты расчетов поступают следующим образом, например, взрослое население в возрасте от 21 года до 70 лет составляет 83 %, что в абсолютных величинах составит: 2179000чел.*0,83=1808570 человек, где 2179000 человек – численности населения области, где предполагается строительство или реконструкция цеха.
Потребление алкоголя на душу населения – 32 литра/год, тогда 1808570*32=57874240 л/год. Переводим в сутки: 57874240/311=186091 дал/сутки.
Примем, что 185091 дал/сутки потребляют вина других производителей, тогда суточная производительность равна: 186091 – 185091=1000 дал.
В разделе также приводится обеспечение теплоснабжением производства и температурный режим в цехах винодельческого завода.
2 Технологическая часть
Разработка технологической части начинается после техникоэкономического обоснования, установления вида и ассортимента продукции и основывается на анализе, систематизации, обработке информации материалов отчётов производственной и преддипломной практик, периодических изданий, специальной литературы, патентов (бюллетень РФ «Изобретения»), сайтов сети Интернета (www.fips.ru. и др.)
В разделе следует представить характеристику заданного вида продукции со ссылками на стандарты, технические условия, инструкции, которым она должна соответствовать, и базовые рецептуры, рекомендуемые для изготовления готовых изделий. Необходимо также привести требования и характеристику сырья, полуфабрикатов, рекомендуемых для производства с указанием нормативных документов, которым они должны соответствовать.
Перед выполнением продуктового расчёта необходимо разработать технологическую схему, которая отражает технологическое направление переработки сырья в заданный продукт и даёт наглядное графическое представление о последовательности технологических процессов и операций в производстве. Названия технологических процессов и операций в технологической схеме следует помещать в прямоугольники, указывая также параметры технологических режимов (при необходимости физико-механические, химические и другие показатели, характеризующие состояние полуфабрикатов, материалов). Пример выполнения технологической схемы представлен в приложении.
Технологическая схема – предполагает перечисление операций осуществляемых на данном производстве, каждая из которых представляется в виде прямоугольника с указанием направления материальных потоков показанных в виде стрелок. Представление основных операций технологического процесса в виде схемы весьма удобно для его понимания. Она дает общее представление о функционировании процесса, и служит предпосылкой для аппаратурного оформления и более детальной разработки.
2.1 Выбор и обоснование технологической схемы
Специфические свойства, которыми отличаются различные типы вин, обусловливается, главным образом, сортами перерабатываемого винограда, технологическими приемами его переработки на виноматериалы и дальнейшей обработкой их при доведении до кондиций готовых вин.
Одной из наиболее характерных особенностей винодельческой продукции является богатство ее ассортимента. Оригинальные качества вкуса и букета многочисленных вин обусловлены не только спецификой сортов винограда и технологией, но и местными природными условиями.
Для технологической ориентации во всем многообразии вин и регламентации их органолептической оценки принята единая система в распределении различных вин по группам в соответствии с их составом, типичными свойствами и особенностями технологии. Такой системой является классификация вин (рисунок 1).
Все виноградные вина делятся на сортовые и купажные. Сортовые вина получают из одного сорта винограда, однако при их производстве разрешается использовать не более 15 % винограда других сортов того же ботанического вида. Купажные вина получают из смеси сортов.
Виноградные вина, как сортовые, так и купажные, подразделяются на тихие, концентрация диоксида углерода в которых не превышает концентрации, равновесной атмосферному давлению, и пересыщенные диоксидом углерода, из которых СО2 выделяется в виде пузырьков.
Тихие вина делятся на столовые, крепленые и ароматизированные. Столовые вина получают без добавления спирта. Содержание спирта естественного брожения в них от 9 до 14 об. %.
По содержанию сахара столовые вина подразделяются на сухие (не более 0,3 %), полусухие (от 1 % до 2,5 %) и полусладкие (от 3 % до 8 %).
Крепленые вина готовят с использованием спирта-ректификата. По содержанию спирта крепленые вина бывают крепкие (объемная доля спирта от 17 % до 20 %, в том числе содержащие спирт естественного брожения не менее 3 %) и десертные (объемная доля спирта от 12 % до 17 об. %, в том числе содержащие спирт естественного брожения не менее 1,2 %).
По содержанию сахара крепкие крепленые вина подразделяются на сухие (от 1 % до 3 %) и полусладкие (от 4 % до 14 %), а десертные вина – на полусладкие (от 5 % до 12 %), сладкие (от 14 % до 20 %) и ликеры (от 21 % до 35 %).
Ароматизированные вина готовят по специальной рецептуре с использованием спирта-ректификата, сахарозы и ароматических настоев отдельных частей различных растений. Ароматизированные вина содержат объемную долю спирта от 16 % до 18 % спирта и от 6 % до 16 % сахара.
Для тихих вин предусмотрены также три основные качественные категории: ординарные, марочные и коллекционные.
Ординарными называют вина, выпускаемые без выдержки.
Марочные – это высококачественные вина, прошедшие полный цикл созревания, выдержанные в бочках или бутылках. Марочные вина вырабатывают из определенных сортов винограда в отдельных винодельческих районах или микрорайонах по специальной технологии. Срок выдержки марочных столовых вин не менее 1,5 лет, а крепких и десертных – не менее 2 лет.
Коллекционные – марочные вина особо высокого качества, которые после окончания срока выдержки в бочках или крупных емкостях дополнительно выдерживают не менее 2 лет в бутылках.
Все остальные немарочные вина называют ординарными. Ординарные вина, реализуемые в возрасте не старше 1 года, называют молодыми, старше 1 года – выдержанными ординарными винами.
Вина, пересыщенные диоксидом углерода, делятся на игристые, естественно насыщенные СО2 путем вторичного брожения в герметических сосудах под давлением, и шипучие, искусственно насыщенные СО2.
В готовых игристых винах давление диоксида углерода должно быть не менее 150 кПа при температуре 10 °C, содержание спирта от 10,5 % до 13,5 %, сахара в зависимости от марки до 12 %.
К винам этой группы относят: Советское шампанское, получаемое по специальной технологии путем :)для отдельных винзаводов и вырабатываемых по специальным технологическим инструкциям; натуральные полусладкие игристые вина, получаемые сбраживанием виноградного сока в герметически закрытых сосудах по технологии, утвержденной для каждой марки вина, содержащие объемную долю спирта от 9 % до 11 % спирта и от 3 % до 5 % сахара.
Вина газированные, или шипучие, искусственно насыщенные пищевым диоксидом углерода, содержат объемную долю спирта от 9 % до 12 % спирта и от 3 % до 8 % сахара. В готовых газированных винах давление СО2 должно быть не менее 100 кПа при температуре 10°С.
2.1.1 Технологическая схема переработки винограда
Виноградные грозди как исходное сырье можно перерабатывать по различным схемам, в разных режимах в зависимости от состояния ягод и гребней, целевых задач. В технологических схемах переработки винограда количество операций может насчитываться более 30, которые осуществляются с разной последовательностью в процессе приготовления конкретных типов виноматериалов и вин (рисунок 2). Первые три представленные на рисунке технологические схемы характеризуют переработку гроздей винограда по белому, а последующие четыре – по красному способу. Схемы 1–3 приняты для получения белых натуральных виноградных вин, шампанских, коньячных и хересных виноматериалов, схемы 4–7 употребляются для приготовления экстрактивных, полных во вкусе красных натуральных и некоторых розовых и желтых вин, а также специальных крепких вин (мадера, марсала портвейн и все десертные вина).
Рисунок 2 – Технологические схемы переработки винограда
Технологии переработки белого винограда
Как правило, белое вино получают из белых сортов винограда, но также возможно получать белое вино из красных сортов винограда с белой мякотью, которые осторожно прессуют, чтобы не экстрагировать цвет кожицы.
Схема получения белого вина более простая по сравнению со схемой получения красного вина.
После получения прессованного сока в результате отжима винограда сусло немедленно перемещают в чаны по системе труб, и затем может начаться винификация.
Прямой отжим. Ягоды со снятой кожицей подают к прессу. После отжима виноградного сока он подается насосом в бродильные чаны и слегка подвергается сульфитации для защиты от окисления, которой он очень подвержен. За счет продления операции прессования белого винограда, иными словами, оставляя сок взаимодействовать с кожицей в течение нескольких часов, получают мацерацию на кожице, с помощью которой экстрагируют ароматические вещества и делают вино менее кислотным.
При операции отстаивания прессованное сусло оставляют в чане в течение 36–48 часов. Это необходимая операция для обеспечения хорошего начала алкогольной ферментации, избежания осложнений во время винификации и придания характера и деликатности будущему вина. Во время отстаивания растительные частицы, способные придать нежелательный вкус вину, оседают на дне чана.
Наиболее распространенной процедурой отделения мутных частиц является оседание с последующим сливом с осадка, в ходе которого устраняется осадок, образовавшийся на дне чана. Данное оседание подразумевает блокировку любого брожения в течение как минимум 24 часов, чего можно достичь с помощью дозы сульфита, предварительно добавленного в сок.
Применение бентонита заключается в устранении белков из сусла. Бентонит улучшает прозрачность и устойчивость будущего вина. Так, добавление бентонита в дозах 40 г/л позволяет устранить оксидазы и белки из вина, что обеспечивает лучшую устойчивость будущего вина.
Затем сусло чаще всего направляют в чаны и иногда в бочки для брожения.
Белые сухие вина, как правило, характеризуются светло-желтосоломенным цветом, нежным вкусом, тонким ароматом без терпкости и грубости.
Сбор винограда для белых столовых вин проводят при оптимальной сахаристости сока ягод от 18 % до 20 % и титруемой кислотности от 7 до 9 г/дм3. При таких показателях сырья вино получается полным, с гармоничным вкусом, хорошо выраженным ароматом, достаточно устойчивым к заболеваниям.
Переработку винограда ведут в наиболее мягком механическом режиме, полностью исключающем перетирание кожицы, а также раздавливание и измельчение гребней, из которых могут извлекаться конденсированные формы полифенолов и другие нежелательные вещества, придающие вину грубость и неприятные привкусы (рисунок 3).
Рисунок 3 – Технологическая схема переработки винограда №1
Соприкосновение твердых частиц винограда с отжатым соком и сока с воздухом должно быть по возможности минимальным, чтобы избежать окисления сока и обогащения его избытком экстрактивных веществ. Сусло перед брожением должно быть хорошо осветлено, так как окислительные ферменты, абсорбированные на частицах взвесей, обладают особенно высокой активностью. Однако при недостаточном содержании экстракта (от 14 до 15 г/дм3 и меньше) полезно проводить настаивание сусла на мезге и тепловую обработку части мезги для получения гармоничного вина (рисунок 4).
Рисунок 4 – Технологическая схема переработки винограда №2 и 3
Широко применяют также диоксид серы, который действует как регулятор окислительно-восстановительных процессов и понижает окислительно-восстановительный потенциал в случае некоторого избытка кислорода, поступающего в вино. Применение SО2 с одновременным тщательным предохранением вина от контакта с воздухом обеспечивает получение вина малоокисленного типа.
Снижать тон окисленности и предупреждать его появление можно с помощью ферментных препаратов, получаемых из осадочных дрожжей.
После точного учета количества поступившего винограда и инспекции его качества по сортовому и химическому составу виноград из контейнера выгружают в приемный бункер с дозирующим шнеком – питателем, который подает его в дробилку – гребнеотделитель валкового типа, работающую в режиме, исключающем сильное измельчение кожицы и гребней. Отделенные гребни, выходящие из дробилки, подают транспортером на весы и после взвешивания в специальный приемный бункер. Затем гребни прессуют на шнековом прессе для извлечения гребневого сусла.
Мезгу подают мезгонасосом на стекатель для выделения из нее сусласамотека. В процессе транспортирования мезгу сульфитируют с помощью сульфодозатора. Сусло-самотек отбирают на стекателях, обеспечивающих быстрое отделение сусла и достаточно высокое его качество для белых столовых вин. Сусло-самотек направляют в сборники, а стекшую мезгу прессуют на специальных прессах. Прессовые фракции сусла поступают в соответствующие сборники.
Для получения белых столовых вин используют только суслосамотек, отбираемое в количестве не более 60 дал из 1 т винограда. Сусло, полученное на шнековых прессах, идет на приготовление ординарных крепленых виноматериалов.
Сусло из сборников подают насосами на сульфитацию, а затем обрабатывают в потоке бентонитом (для этого служат дозаторы) или другими сорбентами. Если сусло-самотек отстаивают при низкой температуре с предварительным охлаждением, то его сульфитируют пониженными дозами SО2, а бентонитовую суспензию не вводят. При охлаждении сусла от 10 °C до 12 °C время отстаивания снижается с 20–24 до 10–12 ч. При добавлении флокулянтов оно может быть уменьшено до 4–6 ч (рисунок 4).
В процессе отстаивания предварительно охлажденного сусла контролируют температуру и содержание в нем взвесей. В момент снятия с осадка в осветленном сусле взвесей должно быть не более 40 г/дм3, в прессовом сусле – 50 г/дм3. Осветленное сусло из отстойных резервуаров или из осветлителя непрерывного действия подают в головные резервуары бродильных аппаратов. В зависимости от типа аппарата брожение проводят в статических условиях или в потоке на дрожжах чистой культуры.
Технология переработки красного винограда
Сбор винограда можно осуществлять вручную или с применением механической техники; это выбор винодела, и этот выбор зависит от поставленных целей достижения качества и экономической рентабельности.
Собранный виноград транспортируют на винный склад и, как правило, помещают в специальную емкость – разновидность чана в форме воронки. Система шнеков передает собранный виноград на сортировочный стол или непосредственно в аппараты механической обработки, в которых происходит раздавливание винограда, часто сопровождаемое отделением ягод от гребней.
Отделение гребней. Несмотря на то, что данный этап не является обязательным для производства вина, он, тем не менее, позволяет получить более крепкое, гибкое и тонкое вино. Поскольку сок гребня не содержит сахара, этот сок имеет вяжущий, растительный вкус, который часто неприятен.
Однако во время сбора винограда, испорченного серой гнилью, было установлено, что гребни защищают вино от оксидазных энзимов благодаря содержанию в них танинов. Если работа винодела выполнена правильно и профессионально, собранный виноград будет здоровым.
Дробление винограда – одна из наиболее ответственных операций в технологическом процессе приготовления виноматериалов. В значительной степени эта операция определяет качество получаемого сусла и вина.
Дробление заключается в разрыве кожицы плодов, чтобы обеспечить стекание сока, так называемого сока-самотека.
Данный сок необходимо защитить с помощью концентрации сульфита 8 г/100 л. Прессовый сок также необходимо защитить с помощью той же концентрации сульфита, но поместить его в другой чан. Если, конечно, имеется большое количество сока.
Красные сухие вина существенно отличаются от белых по цвету, химическому составу, вкусовому сложению и букету. Красное сухое вино представляет собой особый тип вина со специфичными для него органолептическими показателями и диетическими свойствами. Характерные качества красных вин обусловлены тем, что в их сложении участвуют не только вещества виноградного сока, но и вещества в основном фенольной природы, которые содержатся в кожице и семенах. Фенольные вещества придают красному вину характерные для него цвет и вкусовую полноту. Эти вещества являются вместе с тем важными компонентами окислительно-восстановительной системы вина, вследствие чего красные вина способны потреблять значительно большее количество кислорода без отрицательного влияния на их качество.
Цвет красных вин – рубиновый, более или менее темный в зависимости от сорта винограда, типичности вин и местных условий. С возрастом цвет красных столовых вин изменяется, в противоположность белым столовым винам становится менее интенсивным и меняет свои оттенки. По интенсивности и особенностям цвета можно ориентировочно определить возраст красных вин или отличить выдержанные и старые вина от молодых. Цвет молодых красных вин более интенсивный, чем выдержанных и старых. У молодых вин он имеет сине-фиолетовый и сине-голубой оттенки. В процессе выдержки эти оттенки исчезают и заменяются последовательно вишневыми, гранатовыми и рубиновыми тонами. У старых вин, прошедших многолетнюю выдержку, в окраске появляются кирпичные и коричневые тона.
Для производства красных вин основное значение имеет подбор сортов винограда с большим технологическим запасом красящих веществ. Для лучших сортов установлена норма технологического запаса антоцианов от 450 до 600 мг на 1 кг винограда. Интенсивность цвета красных вин зависит также от рН, с понижением рН она увеличивается, поэтому добавление винной или лимонной кислот к низкокислотным винам повышает устойчивость их окраски.
Энотанин, взаимодействуя с антоцианами, образует полимерные соединения, существенно изменяющие цвет вина, обусловленный антоциановым комплексом. С увеличением концентрации танина цвет становится интенсивнее и переходит от малинового и светло-рубинового в темно-рубиновый.
В процессе брожения на мезге часть антоцианов, извлекаемых из кожицы, сорбируется на ее частицах и клетках дрожжей, окисляется в присутствии 0-дифенолоксидазы, взаимодействует с белками, конденсируется и вступает в другие реакции, в результате чего выпадает в осадок и уносится из среды с оседающими частицами.