Бродильный аппарат

1 Данное изобретение относится к бродильному аппарату, который используют, в частности, в виноделии для получения вина из свежеотжатого сусла. В этой области техники известно очень много типов бродильных аппаратов; при этом,как правило, все указанные бродильные аппараты включают, по меньшей мере, один контейнер, или чан с дном в форме перевернутого усеченного конуса, в котором имеется отверстие для ввода жидкости, которая должна подвергаться брожению, и кран для выгрузки перебродившей жидкости. Жидкость, которая должна подвергаться брожению, в случае виноделия, т.е. производства вина из давленого винограда, состоит как из виноградного сока, так и из мезги, а именно из всех твердых частей винограда, состоящих из кожицы, виноградных косточек (зернышек,присутствующих в ягодах винограда) и в некоторых случаях черешков. Перебродившую жидкость более правильно называть перебродившим суслом или вином. В процессе брожения в верхней части чана образуется плавающий слой твердых частиц так называемая шапка, причем эта шапка состоит из различных слоев мезги, самый внешний из которых обычно слегка выступает над уровнем жидкости. Он, таким образом, состоит из особенно компактной массы, которую необходимо разрушить для того, чтобы избежать избыточной твердости в конце брожения, но также и для того, чтобы использовать ее свойства в ходе вымачивания в подвергающейся брожению жидкости. Например, кожица содержит вещества, которые окрашивают вино, и эта характеристика имеет особенное значение в случае сортов винограда, которые не так легко высвобождают поглощенные красящие вещества, таких, например, как сорт винограда Sangiovese. Таким образом, для того, чтобы соответствующим образом использовать шапку, не следует ей просто позволять плавать на поверхности подвергающейся брожению жидкости, но наоборот, следует использовать ее для того, чтобы улучшить качество вина. С этой целью существуют известные емкости для брожения, которые в ходе спиртового брожения позволяют осуществлять полное и регулируемое движение мезги таким образом,чтобы улучшить выделение красящих и полифенольных веществ. Более конкретно, эти емкости снабжены механическим устройством,имеющим три приводимых в движение мотором вращающихся вала, снабженных лопастями,расположенными в виде открытого винта, и циркуляционный насос, сконструированный таким образом, чтобы снова вводить мезгу через донную часть бродильного аппарата. Это решение, однако, является весьма сложным и дорогостоящим. Кроме того, меха 001277 2 ническое воздействие на шапку вызывает образование нежелательного количества осадка,который впоследствии осаждается на дно чана. Кроме того, известны бродильные аппараты, снабженные непрерывно действующими транспортерами со скребками или же винтами,расположенными в верхней части бродильного аппарата и сконструированными таким образом,чтобы механически удалять часть шапки, выступающую над поверхностью, и снова вводить ее в донную часть устройства для получения вина или же транспортировать ее вовне. Наконец, известен способ воздействия на шапку с использованием пневматических поршней, погружая их в винное сусло, возможно лишь частично для того, чтобы разбить ее и уменьшить ее твердость. Эту операцию, которая известна как раскачивание, повторяют дважды или трижды в день, и она требует особенного внимания, так как каждая операция раскачивания вызывает раздробление мезги, увеличивая образование осадков. Раскачивание также можно осуществить посредством введения одного лишь сжатого воздуха с использованием распылителя или другого подобного устройства для того, чтобы привести в движение и перемешать шапку. Если эта операция производится вручную,персонал следует предварительно проинструктировать, как осуществлять эту операцию с заданной скоростью. Введение избыточного количества воздуха может привести к существенным потерям спирта или в некоторых случаях к условиям, благоприятным для уксусно-кислого брожения, которое приводит к превращению вина в уксус. С другой стороны, введение слишком малого количества воздуха без необходимости замедляет процесс брожения. Учитывая, что чан может содержать до 3000-4000 гл, легко понять важность и тонкую природу этих операций. Любая ошибка в оценке при проведении раскачивания может привести к потере значительного количества вина. Все вышеприведенные решения известного типа имеют ту общую особенность, что они механически воздействуют на шапку, и что еще существеннее, после того, какпоследняя уже сформировалась и достигла определенной твердости. Кроме того, механическое воздействие на шапку ускоряет измельчение мезги,что приводит к нежелательному увеличению количества образовавшегося осадка. Как известно, эти осадки могут придать нежелательный вкус и требуют дополнительных операций для последующего осветления вина. Имеется и другое решение, при котором, в случае больших чанов, когда упомянутые операции раскачивания могут быть затруднены,осуществляют перекачивание с использованием различных устройств, конечной целью которого 3 является подача на шапку, в форме струи,находящегося в чане сусла. Это решение, хотя оно является простым в осуществлении и широко используется, не позволяет тщательно перемешать всю мезгу, поскольку формируются преимущественные пути,по которым винное сусло стекает в шапке. Это решение требует также для его применения наличия насосов и трубок, что делает его дорогостоящим и приводит к остановкам при любых поломках или неисправностях. Таким образом, задачей данного изобретения является преодоление указанных недостатков устройств известного типа путем создания бродильного аппарата, который не требует для перемещения мезги механических устройств,приводимых в действие двигателем. Задачей также является улучшение использования мезги при одновременном снижении количества операций, необходимых для этого в других случаях. Кроме того, задачей данного изобретения является сокращение количества механических устройств, присутствующих в бродильных аппаратах, для снижения стоимости изготовления и эксплуатации. Таким способом возможно к тому же снизить и число неисправностей, которые могут возникнуть на стадиях брожения. Наконец, задачей также является упрощение использования бродильного аппарата. Решение этой задачи и дополнительные цели достигаются с помощью бродильного аппарата, описанного в последующей формуле изобретения. Более конкретно, бродильный аппарат, о котором идет речь, снабжен преграждающим элементом, который сконструирован так, чтобы задерживать образующиеся при брожении пузырьки газа и выпускать их, когда они достигнут большего размера. Этот преграждающий элемент состоит из наклонной поверхности, под которой временно накапливаются поднимающиеся пузырьки. Упомянутые пузырьки затем продолжают подниматься по мере того, как они выходят из-под преграждающего элемента, заполненного газом. Таким образом маленькие пузырьки, которые поднимаются вверх, соединяются вместе с образованием других, более крупных пузырей, способных создавать сильные потоки, постоянно перемешивающие плавающую мезгу и, таким образом, способные предотвратить или в значительной степени ограничить затвердевание шапки. Таким образом,исчезает необходимость в механических устройствах, предназначенных для воздействия на шапку, поскольку последняя больше не формируется или, даже если она формируется, она не затвердевает. После того как брожение закончилось,мезгу можно удалить из чана, используя донный люк, предназначенный также для удаления осадка, или же, проще, позволяя ей вытечь через 4 трубу, расположенную вблизи преграждающего элемента. Другие отличительные признаки и преимущества данного изобретения станут видны из подробного описания со ссылкой на предпочтительный вариант выполнения, иллюстрированный не ограничивающим данное изобретение примером с сопровождающими рисунками,где на фиг. 1 изображен схематический вид бродильного аппарата согласно данному изобретению; на фиг. 2 - конструктивный вариант преграждающего элемента в соответствии с фиг. 1; на фиг. 3 - еще один вариант преграждающего элемента в соответствии с фиг. 1; на фиг. 4 - упрощенный вид сверху преграждающего элемента в соответствии с фиг. 1; на фиг. 5 и 6 - упрощенный вид сверху двух различных вариантов выполнения преграждающего элемента в соответствии с фиг. 2; на фиг. 7 - третий конструктивный вариант преграждающего элемента. Обращаясь конкретно к фиг. 1, цифрой 1 обозначен бродильный аппарат в целом. Бродильный аппарат 1 содержит, в частности, чан 2 с дном 8, содержащий раствор 3, подлежащий брожению, который в приведенном здесь примере состоит из вина, сусла, мезги и любых химических добавок, дрожжей и т.п. Кроме того, чан 2 имеет отверстие 4 для ввода подлежащего брожению раствора 3, а именно давленого винограда, и отверстие 5 для удаления перебродившего раствора 6, а именно вина. Очевидно, введение давленого винограда можно также осуществить непосредственной подачей его через отверстие 33 в верхней части чана 2. Чан 2 предпочтительно имеет дно в виде перевернутого усеченного конуса для облегчения удаления, в конце брожения, твердого остатка, а именно осадка, мезги 10 и виноградных косточек 34. В области этого дна 8 имеется люк 25 для выгрузки, посредством которого возможен доступ ко дну 8 не только для удаления осадка 30 и мезги 10, но также, если это необходимо, для облегчения доступа внутрь чана 2 для операций по обслуживанию и очистке. Чан 2 содержит внутри устройство для накопления выделяющегося при брожении газа,или преграждающий элемент 7, который проходит от стенок 35 внутрь чана 2, и который жестко закреплен на указанных внутренних стенках 35 чана 2. Этот преграждающий элемент 7 имеет такую форму, чтобы образовать между стенками 35 чана 2 и нижней частью преграждающего элемента 7 наклонную поверхность, способную задерживать маленькие пузырьки газа 11, образующиеся при брожении. Рассматриваемая поверхность в примере,иллюстрируемом фиг. 1, состоит из поверхности 14 в виде перевернутого усеченного конуса, 5 внешняя кромка 26 которой жестко прикреплена к внешней поверхности круглого чана 2. Очевидно, если желательно применить преграждающий элемент к чанам с некруглым,например, квадратным, сечением, то преграждающий элемент должен иметь пригодную для этой цели поверхность, а именно, например,поверхность в форме усеченной пирамиды. Отверстие 20, которое не занято преграждающим элементом 7, остается, таким образом,открытым в центральной зоне чана 2. Через это отверстие маленькие пузырьки газа 11 могут подниматься, не задерживаясь преграждающим элементом 7 для накопления газа. Маленькие пузырьки 11, которые поднимаются в области по периметру чана 2, задерживаются камерой 27, открытой в направлении дна и образованной наклонной поверхностью,расположенной между боковыми стенками чана 2 и нижней поверхностью преграждающего элемента 7. Маленькие пузырьки 11, которые собираются в камере 27, постепенно заполняют свободный объем до тех пор, пока они не образуют один или более крупных пузырей 36, которые впоследствии выпускают один за другим большие пузыри 12, полученные из пузыря 36,который после того, как свободный объем камеры 27 превышен, выходит из-за ее внутренних кромок в область отверстия 20. Таким образом маленькие пузырьки 11 образуют в процессе их подъема к поверхности пузыри большего размера 12, способные постоянно приводить в движение шапку 10, образованную мезгой, содержащейся в чане 2. По этой причине шапка 10 постоянно вентилируется со дна (диоксидом углерода пузырьков 12),и ее нижняя часть в контакте с поверхностью винного сусла 6 перемешивается и снова погружается в винное сусло 6, что способствует высвобождению веществ, включающих окрашивающие вещества, содержащиеся в шапке 10. Это высвобождение затрагивает всю поверхность шапки 10, так как постоянное перемешивание ее препятствует ее отверждению. Так как шапка 10 обычно не достигает затвердевшего состояния, удаление ее по окончании брожения можно осуществить простым использованием разгрузочного люка 25, подобно операции, проводимой для осадка 30 и виноградных косточек 34. Из-за воздействия больших пузырей 12 в процессе их движения вверх в винном сусле 6 интенсифицируется также перемешивание подвергаемой брожению жидкости 3. Для того чтобы воздействовать на брожение извне, можно соединить посредством трубок 28 и т.п. камеру 27 с частью чана 2, которая расположена выше преграждающего элемента 7. Эти трубки, которые снабжены регулируемыми закрывающими системами 29, можно использовать не только для быстрого выпуска газа, содержащегося внутри камеры 27, но также и для 6 подачи извне другого газа, например воздуха,для ускорения брожения. Кроме того, так как на область шапки 10, расположенную выше преграждающего элемента, лишь в слабой степени может влиять перемешивающее действие больших пузырей 12, возможность выпустить в эти области часть или все содержимое камеры 27 позволяет получить и в этих областях оптимальное перемешивающее воздействие. Путем соединения камеры 27 с частью чана 2, которая расположена выше преграждающего элемента 7, перемешивание усиливается из-за эффекта расширения пузырьков газа, которые расширяются, поскольку давление Р 2 в части чана, расположенной выше преграждающего элемента, ниже, чем давление P1 в камере 27. С помощью трубок 28 или просто кранов 16 возможно также соединить друг с другом два или более бродильных аппарата для того, чтобы использовать, например, избыток газа, образующийся в одном из них, для подачи его в другие бродильные аппараты. Эта операция дает большое преимущество, поскольку при этом в чаны не вводится воздух для перемешивания шапки; воздух, в действительности, воздействует не только на образование шапки, но и на окисление мезги. На фиг. 2 показан вариант конструкции преграждающего элемента 7. Согласно этому варианту два преграждающие элемента 7 и 7' расположены каскадно таким образом, что более крупные пузыри 12, образуемые с помощью расположенного ниже преграждающего элемента 7, поступают на расположенный выше него преграждающий элемент 7'. Таким образом можно улучшить эффект выделения пузырей внутри больших чанов 12. Преграждающие элементы, установленные в бродильном аппарате согласно фиг. 2, хорошо видны на фиг. 5 и 6. Они состоят по существу из преграждающих элементов в форме полукруга и полумесяца. Наконец, на фиг. 3 изображен еще один вариант конструкции преграждающего элемента 7. Он включает периферийную область 21 в виде усеченного конуса, ограниченную по центру цилиндрической областью 22. Между этими двумя поверхностями предусмотрено регулируемое кольцевое отверстие 23, содержащее надувной тороид 24. Изменяя давление внутри тороида 24,можно регулировать величину отверстия 23 самым простым и экономичным образом. На фиг. 3 изображены также выпускные средства 37, позволяющие вину 6 и мезге вытекать под действием силы тяжести после окончания брожения. Такая конфигурация позволяет извлекать мезгу без помощи насосов, шнеков и тому подобного для транспортировки мезги на прессы очистки (не показаны). Эти вспомогательные насосы, помимо увеличения стоимости 7 оборудования и его эксплуатации, имеют также тот серьезный недостаток, что они дополнительно измельчают мезгу, и это отрицательно сказывается на качестве вина. Фактически хорошо известно, что любая механическая операция, осуществляемая с продуктом, вызывает снижение качества полученного вина. Таким образом, возможность извлечения мезги не со дна чана, как это обычно происходит, а с промежуточной высоты, достаточной для того, чтобы она могла вытекать прямо на прессы очистки, является особенно предпочтительной как с позиции стоимости, так и с позиции качества вина, которое может быть получено. Идеальная зона для расположения входа выпускных средств 37 находится в области отверстия 20, так как на этой высоте из-за продолжающегося перемешивающего действия больших всплывающих пузырей 12 мезга, хотя и плавает на поверхности вина, но непрерывно перемешивается и, следовательно, поддерживается в текучем состоянии поднимающейся жидкостью. Таким образом, выгрузка мезги обеспечивается и облегчается текучестью, которую можно поддерживать и которая является максимальной как раз в области отверстия 20. В альтернативном варианте можно обеспечить выпускное отверстие увеличенного размера непосредственно на боковых стенках чана на высоте преграждающего элемента или несколько выше его. Это решение имеет то конструктивное преимущество, что оно не требует установки трубы внутри чана. В случае преграждающих элементов согласно фиг. 2, это отверстие может быть преимущественно расположено на стороне, противоположной той, к которой прикреплен преграждающий элемент 7, так что действие газа, который находится в камере 27, может проявляться в подталкивании шапки в направлении выпускного отверстия, что дополнительно облегчает операцию извлечения. Очевидно, что к отверстию 20 варианта выполнения по фиг. 1 можно приспособить также соответствующее устройство, способное изменять размер отверстия 20 по мере необходимости. Это устройство может, как в примере фиг. 1, быть продолжением поверхности усеченного конуса в направлении его воображаемой вершины, что увеличивает объем газа, находящийся в камере 27, или же, проще, оно может изменять только сечение отверстия без увеличения объема камеры 27. Таким образом, во втором случае оно может состоять из устройства, способного перемещаться горизонтально или вверх, в результате чего, в дополнение к изменению размера зоны влияния больших пузырей 12 на шапку 10, можно также изменять выделение больших пузырей 12, чтобы таким образом иметь возможность в ходе использования влиять на их размер. 8 На фиг. 7 показан еще один вариант конструкции, который включает преграждающий элемент в виде перевернутого усеченного конуса, подобный преграждающему элементу фиг. 1,который в части, обращенной ко дну, переходит в трубу по существу с вертикальной осью 40,образуя, таким образом, преграждающий элемент в форме воронки, который позволяет удержать значительное количество газа. В этом случае также можно применить выпускные средства, которые предпочтительно наклонены вниз, чтобы сусло 6 могло вытекать наружу. Таким образом проиллюстрированное решение позволяет избежать или, по меньшей мере, ограничить образование сплошной шапки, а также позволяет постоянно перемешивать шапку бродящим вином-суслом и извлекать мезгу без применения насоса и подобных средств. Последняя особенность чрезвычайно важна и стоит того, чтобы ее отметить, поскольку она позволяет также ограничить стоимость обеспечения установок, связанных с бродильным аппаратом. В результате данного изобретения можно,таким образом, обеспечить бродильные аппараты, имеющие простую, но эффективную конструкцию, которые, помимо их чрезвычайной экономичности по сравнению с бродильными аппаратами известного типа, не требуют сложного или дорогостоящего обслуживания. Данное изобретение, таким образом, выполняет поставленную ранее задачу. Бродильный аппарат по данному изобретению можно использовать не только для производства вина, но также для переработки других способных к брожению веществ, например, яблок и т.п. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Бродильный аппарат, содержащий:- чан (2), пригодный для того, чтобы содержать раствор (3), подлежащий брожению,- по меньшей мере, одно отверстие (4, 33) для ввода раствора (3), подлежащего брожению,- отверстие (5, 25) для удаления раствора(6) после брожения,отличающийся тем, что он содержит также, по меньшей мере, камеру (27), открытую в направлении дна (8) чана (2), для накопления образующегося при брожении газа (7), причем эта камера (27) размещена между дном (8) чана (2) и свободной поверхностью подвергающейся брожению жидкости (3) и сконструирована таким образом, что она временно преграждает путь мелким пузырькам (11) газа, выделяющимся при брожении, с тем чтобы формировать и впоследствии выпускать пузыри (12) большого размера. 2. Бродильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что указанная камера (27) для накопления выделяющегося при брожении газа (7) размещена внутри чана (2). 3. Бродильный аппарат по п.2, отличающийся тем, что указанная камера (27) для накопления выделяющегося при брожении газа (7) содержит, по меньшей мере, одну наклонную поверхность (13), которая установлена с возможностью преграждать путь маленьким пузырькам газа (11), накапливать их под нею и высвобождать в результате переполнения указанные пузыри (12) большего размера, как только камера (27) наполняется газом. 4. Бродильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что указанная наклонная поверхность (13) включает наклонную поверхность(14), жестко прикрепленную к внутренней стенке (35) чана (2). 5. Бродильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что указанная наклонная поверхность (13) включает усеченную коническую поверхность (14), жестко прикрепленную к внутренней стенке (35) чана (2). 6. Бродильный аппарат по п.5, отличающийся тем, что указанная наклонная поверхность (13) сходится к центру в трубу (40), которая направлена вниз. 7. Бродильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что указанная наклонная поверхность (13) включает подвижные закрывающие средства, сконструированные таким образом,чтобы изменять размер отверстия (20) чана (2),не занятого наклонной поверхностью (13). 8. Бродильный аппарат по п.3, отличающийся тем, что указанная наклонная поверхность (13) содержит расположенный по окружности элемент (21) в форме усеченного конуса с направленной вверх вершиной, ограниченный в центре цилиндрическим элементом (22), причем между этими двумя поверхностями имеется регулируемое кольцевое сквозное отверстие (23). 9. Бродильный аппарат по п.8, отличающийся тем, что указанное регулируемое кольцевое отверстие (23) содержит надувной тороид(24) для изменения размера отверстия (23). 10. Бродильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что указанная камера (27) соединена с наружной стороной чана (2) посредством первых регулируемых средств (16) соединения, так что можно необходимым образом воздействовать с наружной стороны чана (2) на задержанный газ, заставляя этот газ течь внутри или вытекать наружу с наружной стороны чана (2). 11. Бродильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что он содержит, по меньшей мере,одну вторую камеру (27'), расположенную выше, чем первая камера (27), так что при подъеме пузырей (12) большего размера, образующихся в первой камере (27), их путь, по меньшей мере,частично преграждает указанная вторая камера(27'). 12. Бродильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что он содержит вторые регулируемые соединительные средства (19), пригодные для соединения камеры (27) с расположенной выше частью чана (2). 13. Бродильный аппарат по п.1, отличающийся тем, что чан (2) содержит в области упомянутой камеры для сбора газа (27) выпускные средства (37), которые позволяют части перебродившего раствора (6) вытекать совместно с мезгой из шапки (10). 14. Бродильный аппарат по п.13, отличающийся тем, что мезга из шапки (10) вытекает под действием силы тяжести. 15. Бродильный аппарат по п.13, отличающийся тем, что вход указанных выпускных средств (37) расположен в области отверстия(20) камеры (27) для сбора газа. 16. Бродильный аппарат по п.15, отличающийся тем, что указанные выпускные средства включают трубу (37). 17. Бродильный аппарат по п.13, отличающийся тем, что указанные выпускные средства (37) включают отверстие, расположенное на боковых стенках чана на высоте камеры (27) для сбора газа.