IT201800008210A1 - “METODO e APPARATO DI FERMENTAZIONE” - Google Patents

Description

“METODO e APPARATO DI FERMENTAZIONE”

DESCRIZIONE

L’invenzione riguarda un metodo di fermentazione e un apparato adattato per realizzare il metodo. Nonostante l’invenzione sia utile per il trattamento di un qualsiasi prodotto vegetale, ad es. sotto forma di pigiato, la descrizione che segue farà riferimento esemplificativamente alla vinificazione, settore nel quale l’invenzione si è dimostrata particolarmente efficace.

La vinificazione avviene con l’ausilio di particolari serbatoi, ove si introduce a fermentare il mosto. Il processo fermentativo genera una grande quantità di prodotti gassosi, soprattutto CO2, che partecipano attivamente alla riuscita di un buon vino. I gas si sprigionano dal mosto e spingono la vinaccia e ogni parte solida verso l’alto dove si compatta e forma uno strato solido, detto “cappello”.

I metodi di vinificazione sfruttano adeguatamente i gas della fermentazione. In W020061087601 si descrive un serbatoio vinificatore che controlla la pressione dei gas al suo interno, regolandola ad un valore pressoché costante. In W098145403 i gas sono sfruttati per rimescolare il cappello ed evitarne la solidificazione.

In EP 2058384 si descrive un altro metodo di fermentazione, in cui si accumula gas fermentativo in pressione in una cella ausiliaria. Dopo aver diminuito la pressione gassosa nel serbatoio principale, si collega la cella al serbatoio in un punto sotto il cappello. Grazie al differenziale di pressione tra i due avviene il travaso spontaneo dei prodotti gassosi dalla cella al serbatoio, in modo che risalendo essi interessino il cappello.

Scopo della presente invenzione è presentare un metodo e un apparato per il trattamento di un prodotto vegetale, ad es. sottoforma di pigiato, preferenzialmente mosto, che migliori questo stato dell’arte.

Tale scopo è ottenuto con un metodo come alla rivendicazione 1. Le varianti preferite, singole o combinate, del metodo sono elencate in rivendicazioni dipendenti.

Il metodo per il trattamento di un prodotto vegetale, ad es. sotto forma di pigiato, comprende le fasi di

(i) immagazzinare il pigiato in un primo serbatoio per farlo ivi fermentare e formare un cappello di parti solide galleggiante su una massa liquida;

(ii) collegare un secondo serbatoio al primo per catturare in esso prodotti gassosi della fermentazione tramite migrazione spontanea dei prodotti gassosi, e

pompare meccanicamente prodotti gassosi generati nel primo serbatoio dentro un terzo serbatoio; (iii) travasare spontaneamente, grazie a un differenziale di pressione, prodotti gassosi contenuti nel secondo e terzo serbatoio dentro la massa liquida del primo serbatoio, in un punto sotto il cappello, affinché risalendo nella massa liquida i prodotti gassosi colpiscano il cappello.

Un vantaggio del metodo è fornire prestazioni migliorate rispetto a EP 2058384, in cui la pressione gassosa dentro alla cella ausiliaria di accumulo gas ha un limite naturale imposto dai processi fermentativi. Può accadere allora che la pressione massima ottenibile in EP 2058384 non sia sufficiente in tutte le applicazioni.

Col metodo dell’invenzione nella fase (iii) si hanno a disposizione due serbatoi contenenti gas: il secondo serbatoio e il terzo serbatoio, ove quest’ultimo ha una pressione maggiore del secondo e indipendente dai processi fermentativi. Gestendo tali due pressioni è possibile iniettare nel primo serbatoio gas ad una pressione maggiore di quella raggiungibile da EP 2058384.

Inoltre, l’iniezione a pressione maggiore può avvenire più di una volta, con il vantaggio di aumentare ulteriormente l’effetto di miscelazione e/o di rottura del cappello che si verifica nella prima iniezione di gas o miscela, cioè nella fase (iii) .

Infatti una variante preferita del metodo prevede che prima della fase (iii) vi sia la fase di pareggiare le pressioni tra il secondo e terzo serbatoio (ad es. isolandoli dal primo serbatoio e mettendoli in comunicazione tra loro), per raggiungere in essi una pressione intermedia. La pressione intermedia è sempre maggiore della pressione nel secondo serbatoio prima del pareggio di pressione, pertanto l’iniezione di gas verso il primo serbatoio dal secondo serbatoio e/o dal terzo serbatoio coinvolge sempre gas a pressione maggiore di quella presente in partenza nel secondo serbatoio.

Non è comunque necessario pareggiare o equalizzare le pressioni tra il secondo e terzo serbatoio, o non è comunque necessario pareggiarle subito.

Nella fase (iii) si può iniettare gas dentro il primo serbatoio prendendolo asincronamente (cioè in momenti diversi) dal secondo serbatoio o dal terzo serbatoio, o anche simultaneamente (col vantaggio di iniettare gas a pressioni diverse nel primo serbatoio per innescare nella massa liquida e/o nel cappello moti turbolenti a frequenze diverse).

Come opzione, dopo almeno una iniezione di gas da uno o ciascuno dei due serbatoi ausiliari (il secondo e il terzo) si può procedere all’equalizzazione delle pressioni come sopra spiegato.

Una fase preferita del metodo prevede che, prima della fase (iii), vi sia la fase di arricchire il gas nel terzo e/o secondo serbatoio con un altro gas (ad es. aria, azoto, ecc.).

Un altro vantaggio del metodo è creare una riserva di gas di fermentazione puro, sfruttabile in altri serbatoi o altre fasi della lavorazione, ad es. durante la fase di imbottigliamento. E’ sufficiente che eventuali arricchimenti con altri gas avvengono solo nel secondo serbatoio.

Preferibilmente l’iniezione di gas nel primo serbatoio avviene mettendolo in comunicazione col secondo e/o terzo serbatoio.

Il metodo dell’invenzione può essere realizzato con un apparato come alla relativa rivendicazione indipendente allegata. Le varianti preferite, singole o combinate, dell’apparato sono elencate nelle rivendicazioni dipendenti di apparato.

L’apparato comprende:

un primo serbatoio per far ivi fermentare e formare un cappello di parti solide galleggiante su una massa liquida;

un secondo serbatoio, collegato al primo, per catturare in esso prodotti gassosi della fermentazione, generati nel primo serbatoio, tramite migrazione spontanea dei prodotti gassosi;

un terzo serbatoio collegato al primo serbatoio e preferibilmente anche al secondo;

una pompa meccanica per pompare prodotti gassosi generati nel primo serbatoio dentro il terzo serbatoio;

mezzi per travasare spontaneamente (ad es. un sistema di tubature il cui flusso di gas è controllato da valvole), grazie a un differenziale di pressione, prodotti gassosi contenuti nel secondo e terzo serbatoio dentro la massa liquida del primo serbatoio, in un punto sotto il cappello, affinché risalendo nella massa liquida i prodotti gassosi colpiscano il cappello.

Secondo una variante, l’apparato comprende mezzi per rendere uguali le pressioni gassose nel secondo e terzo serbatoio (ad es. isolandoli tramite valvole dal primo serbatoio e mettendoli in comunicazione tra loro tramite un condotto), per raggiungere in essi una pressione intermedia.

Secondo una variante, l’apparato comprende mezzi per arricchire il gas nel terzo e/o secondo serbatoio con gas diverso da quello prelevato dal primo serbatoio (ad es. aria, azoto, ecc.).

In una variante, l’apparato comprende mezzi a valvola per degassare il primo serbatoio verso l’esterno.

L’apparato preferibilmente comprende un dispositivo elettronico elaboratore (ad es. un microprocessore) programmato per gestirne le funzioni, in particolare per pilotare dei mezzi onde realizzare una o ciascuna delle fasi del metodo. Ad es. il dispositivo elaboratore è

programmato per diminuire la pressione gassosa nel primo serbatoio azionando i detti mezzi a valvola; e/o

interfacciato con un primo sensore di pressione, atto a misurare la pressione del gas nel primo serbatoio, e/o

interfacciato con un secondo sensore di pressione, atto a misurare la pressione del gas presente nel secondo e/o terzo serbatoio; e/o

programmato per controllare la pressione gassosa nel secondo e/o terzo serbatoio tramite il sensore relativo e pilotare l’apertura di mezzi a valvola onde iniettare gas nel primo serbatoio dal secondo e/o terzo serbatoio, in particolare quando tale pressione raggiunge o supera una soglia di pressione prestabilita; e/o

programmato per controllare la pressione gassosa nel secondo e/o terzo serbatoio tramite un sensore relativo e pilotare l’apertura di mezzi a valvola onde equalizzare le pressioni di gas dentro il secondo e terzo serbatoio; e/o

programmato per controllare la pressione gassosa nel primo serbatoio tramite il sensore relativo e pilotare la disattivazione della pompa quando tale pressione scende sotto una soglia prestabilita.

Il secondo e/o terzo serbatoio possono essere ad es. una partizione del volume interno del primo serbatoio.

L’invenzione verrà ora descritta nel dettaglio con riferimento all’allegato disegno, che illustra una preferita realizzazione di apparato, ove

- fig.1 mostra un vinificatore,

- fig.2 mostra un sistema di vinificatori.

Un vinificatore 50 per del pigiato vegetale composto da mosto 90 e da buccia è costituito da un involucro 52 supportato da opzionali gambe 54. Il mosto 90 fermentando produce un cappello galleggiante 92 di vinaccia e/o parti solide, composto dalle bucce che, spinte dalla CO2 di fermentazione, galleggiano.

La parte superiore o tetto 55 del serbatoio 50 è collegabile selettivamente, ad es. tramite un condotto 66 e una valvola 70, ad un serbatoio esterno 30 di accumulo gas.

A valle della valvola 70 è raccordato un condotto di derivazione 40 che si biforca in un condotto 42 e un condotto 44.

Il condotto 42 conduce, tramite una valvola 46, ad una pompa o compressore 68, ad es. una pompa peristaltica. In caso di “tenuta a pressione” della pompa 68 oppure dell’applicazione nella tubazione di una valvola di non ritorno, la valvola 46 può anche essere omessa. La pompa 68 ha la funzione di pompare dentro un serbatoio 20 del gas di fermentazione generato nel serbatoio 50 e prelevato via il condotto 66. Grazie alla pompa 68, la pressione del gas nel serbatoio 20 è allora maggiore rispetto a quella presente nel tetto 55 del serbatoio 50 e nel serbatoio 30.

Il condotto 44, dopo una valvola 48, termina dentro al serbatoio 20.

Il serbatoio 30 è a sua volta collegabile selettivamente alla parte inferiore del serbatoio 50 tramite ad es. un condotto 76 e una valvola 78. Il condotto 76 ha ad es. un tratto terminale 79 che penetra dentro l’involucro 52, in modo da iniettare il gas al centro del volume del mosto.

Dal serbatoio 20 possono partire più condotti 76 e valvole 78 verso il serbatoio di fermentazione 50, al fine di avere più punti di iniezione gas nel mosto 90. Questo risulta essere particolarmente vantaggioso per serbatoi di fermentazione 50 di grande capacità.

La lunghezza del tratto 79 non è essenziale. Basta che, durante le fasi del metodo, il tratto 79 si trovi sempre, tenuto conto anche del livello previsto del mosto 90, sotto il cappello 92. Alla fine del condotto 76 si può comunque installare un sistema di regolazione adattativo, ad es. un condotto 79 telescopico e controllabile dall’esterno per regolare la quota dello sbocco.

Il sistema preferibilmente comprende inoltre un dispositivo elettronico (non mostrato), ad es. un PLC, che è collegato preferibilmente a

un sensore di pressione 80, che misura la pressione del gas nella parte alta e vuota del serbatoio 50,e

un sensore di pressione 84, che misura la pressione del gas presente nel serbatoio 30,

un sensore di pressione 58, che misura la pressione del gas presente nel serbatoio 20,

una (opzionale) valvola di sfiato 60, montata per ridurre la pressione del gas nel serbatoio 50, la pompa 68, e

tutte le valvole in fig.1.

Il funzionamento del vinificatore 50 può seguire queste fasi preferite (eseguite preferibilmente via software dal dispositivo elettronico):

(i) Il serbatoio 50 viene riempito di mosto 90.

(ii) Dopo un certo tempo il mosto 90 fermentando genera del gas e un cappello solido 92. Le valvole 70 e 46 sono comandata aperte; la valvola 60, la valvola 78 e la valvola 48 sono chiuse.

(iii) Si attiva la pompa 68 per trasferire gas di fermentazione dal serbatoio 50 nel serbatoio 20, mentre spontaneamente del gas contenuto nel serbatoio 50 riempie anche il serbatoio 30.

(iv) Dopo un tempo prestabilito, o dopo che nel serbatoio 20 o 30 si è raggiunta la pressione desiderata, si ferma la pompa 68, e si chiude la valvola 70 e 46. Il gas resta intrappolato in pressione nel serbatoio 20, mentre il serbatoio 50 viene preferibilmente depressurizzato (o degassato) aprendo la valvola 60.

La valvola 60 può anche regolare la pressione nella parte alta del serbatoio 50. In questo caso avrà la funzione di valvola di mantenimento della pressione desiderata nel serbatoio 50.

(v) Ad un tempo prestabilito si chiude la valvola 70, si apre la valvola 48 e il gas spontaneamente si ridistribuisce nei serbatoi 20, 30 per equilibrare le rispettive pressioni. Nei serbatoi 20, 30 sarà presente una pressione intermedia a quelle iniziali, quindi nel serbatoio 30 la pressione gassosa viene innalzata col contributo della pressione nel serbatoio 20.

(vi) Si chiude la valvola 48, e si apre la valvola 78. Il gas spontaneamente fluisce tramite il condotto 76 nel mosto 90 per effetto del differenziale di pressione tra la pressione esistente nel serbatoio 30 ed il battente idrostatico (più eventuale pressione gassosa nella parte alta del serbatoio 50) presente nel punto di iniezione 79 interno allo stesso serbatoio 50. Il gas iniettato in pressione risale nel mosto 90 e interagisce sia con lo stesso mosto 90 che col cappello 92, miscelandoli, ossigenandoli o inertizzandoli (a seconda dei gas o miscele impiegati), ed in alcuni casi (ciò è in funzione del volume di gas iniettato in un arco di tempo breve comunque inferiore ai 180 secondi) rompendolo.

La pompa 68 consente di ottenere un sovrappressione del gas nel serbatoio 20 rispetto a quella raggiunta con migrazione spontanea del gas nel serbatoio 30. Tale sovra-pressione è poi sfruttata per elevare la pressione anche nel serbatoio 30.

In generale la pompa 68 ha il vantaggio di garantire alte pressioni di iniezione per il gas anche se il gas inizialmente ha poca o insufficiente pressione. E’ il caso ad es. di serbatoi di grandi dimensioni, in cui il battente idrostatico (la colonna di liquido) che il gas iniettato deve vincere è considerevole.

Si noti che dopo la fase (v) nel serbatoio 20 resta una quantità di gas di fermentazione, ad es. CO2, ad una pressione maggiore di quella iniziale nel serbatoio 30.

Data la sovrappressione del gas nel serbatoio 30, la fase di depressurizzare (o degassare) il serbatoio 50 aprendo la valvola 60 non è strettamente necessaria. Tale fase è però vantaggiosa perché amplifica la potenza del gas iniettato nel serbatoio 50 potendo ridurre a piacimento la pressione gassosa interna al serbatoio 50, potendola portare anche a livello di pressione ambiente pari a “0” bar relativi.

Il vantaggio della valvola 60, quando è aperta, è di permettere il deflusso del gas iniettato nel mosto 90 all’esterno del serbatoio di fermentazione 50, evitando sovra-pressioni indesiderate nel serbatoio 50.

Ogni fase del processo di vinificazione dell’invenzione può essere vantaggiosamente automatizzato e/o programmato con il dispositivo elettronico. Ciò consente ad es. di impostare dei cicli periodici di miscelazione della massa in fermentazione e, magari, di rottura del cappello 92, di programmare i parametri del rilascio del gas nel serbatoio 50 (come la durata del rilascio a scarica unica o la durata di vari impulsi consecutivi, la portata di gas per ogni impulso, ecc.).

Opzionalmente si può arricchire il gas nel serbatoio 30 e/o 20 con componenti gassose diverse, per iniettare una miscela di gas opportuna dentro il serbatoio 50 e favorire un determinato tipo di fermentazione.

Anche se la valvola di sfiato 60 non è presente, nel serbatoio 30 si può accumulare gas a pressione sufficientemente elevata da iniettare comunque gas nel serbatoio 50 in modo turbolento.

Il serbatoio 30 e/o 20 può essere anche realizzato internamente o attaccato al serbatoio 50. Ad es. il serbatoio 30 e/o 20 può essere una partizione del volume interno del serbatoio 50.

In una variante, v. fig.1 a tratteggio, tramite un condotto 26 con relativa valvola 28 il serbatoio 20 può essere collegato direttamente al serbatoio 50 per iniettargli dentro gas ad alta pressione.

In una variante, v. fig.2, il serbatoio 30 può essere collegato per ricevere gas da, e/o inviare gas a, due o più serbatoi 50. Così il serbatoio 30 può ricevere e immagazzinare da ciascun serbatoio 50 gas in pressione e/o mandare dentro ciascun serbatoio 50 gas in pressione.

In fig.2 uguali riferimenti numerici indicano parti uguali, e per semplicità la centralina EU i relativi collegamenti sono stati omessi. Ogni serbatoio 50 funziona rispetto al serbatoio comune 30 come spiegato per fig.1.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il trattamento di un prodotto vegetale, ad es. sotto forma di pigiato, comprendente le fasi di (i) immagazzinare il pigiato in un primo serbatoio (50) per farlo ivi fermentare e formare un cappello (92) di parti solide galleggiante su una massa liquida; (ii) collegare un secondo serbatoio (30) al primo (50) per catturare in esso prodotti gassosi della fermentazione tramite migrazione spontanea dei prodotti gassosi, e pompare meccanicamente prodotti gassosi generati nel primo serbatoio dentro un terzo serbatoio (20); (iii) travasare spontaneamente, grazie a un differenziale di pressione, prodotti gassosi contenuti nel secondo e terzo serbatoio (30, 20) dentro la massa liquida del primo serbatoio (50), in un punto sotto il cappello (92), affinché risalendo nella massa liquida i prodotti gassosi colpiscano il cappello (92).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui prima della fase (iii) avviene la fase di pareggiare le pressioni dentro il secondo e terzo serbatoio per raggiungere in essi una pressione intermedia.
3. 3. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui nella fase (iii) si inietta gas dentro il primo serbatoio (50) prendendolo asincronamente dal secondo serbatoio (30) o dal terzo serbatoio (20), o anche simultaneamente.
4. 4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’iniezione di gas nel primo serbatoio avviene mettendolo in comunicazione col secondo e/o terzo serbatoio.
5. 5. Apparato per il trattamento di un prodotto vegetale, ad es. sotto forma di pigiato, comprendente: un primo serbatoio (50) per far ivi fermentare e formare un cappello (92) di parti solide galleggiante su una massa liquida (90); un secondo serbatoio (30), collegato al primo, per catturare in esso prodotti gassosi della fermentazione, generati nel primo serbatoio (50), tramite migrazione spontanea dei prodotti gassosi; un terzo serbatoio (20) collegato al primo serbatoio e preferibilmente anche al secondo; una pompa meccanica (36) per pompare prodotti gassosi generati nel primo serbatoio dentro il terzo serbatoio; mezzi (40, 70, 46, 48) per travasare spontaneamente, grazie ad un differenziale di pressione, prodotti gassosi contenuti nel secondo e terzo serbatoio (30, 20) dentro la massa liquida del primo serbatoio (50), in un punto sotto il cappello, affinché risalendo nella massa liquida i prodotti gassosi colpiscano il cappello (92).
6. 6. Apparato secondo la rivendicazione 5 comprendente mezzi per rendere uguali le pressioni gassose nel secondo e terzo serbatoio, in modo da raggiungere in essi una pressione intermedia.
7. 7. Apparato secondo la rivendicazione 5 o 6, comprendente mezzi per arricchire il gas nel terzo e/o secondo serbatoio con gas diverso da quello prelevato dal primo serbatoio.
8. 8. Apparato secondo la rivendicazione 5 o 6 o 7, comprendente mezzi a valvola per degassare il primo serbatoio verso l’esterno.
9. 9. Apparato secondo la rivendicazione 5 o 6 o 7 o 8, comprendente un dispositivo elaboratore elettronico programmato per controllare la pressione gassosa nel secondo e/o terzo serbatoio tramite un sensore relativo e pilotare l’apertura di mezzi a valvola onde iniettare gas nel primo serbatoio dal secondo e/o terzo serbatoio.
10. 10. Apparato secondo la rivendicazione 5 o 6 o 7 o 8 o 9, comprendente un dispositivo elaboratore elettronico programmato per controllare la pressione gassosa nel secondo e/o terzo serbatoio tramite un sensore relativo e pilotare l’apertura di mezzi a valvola onde equalizzare le pressioni di gas dentro il secondo e terzo serbatoio.