ITTV20120212A1 - Fermentatore migliorato - Google Patents

Description

“FERMENTATORE MIGLIORATO”

DESCRIZIONE

L’invenzione si riferisce ad un metodo per stabilire lo stato di avanzamento fermentativo di un materiale organico dentro un fermentatore, e ad un migliorato fermentatore che attua il metodo. In particolare il metodo è applicato a pigiato vegetale (ad es. mosto), e il fermentatore è un vinificatore per mosto qui scelto come esempio.

La fermentazione alcolica di una massa di uva pigiata avviene in maniera irregolare e talvolta tumultuosa. Nel suo svolgimento presenta delle fasi ben definite e diverse, che richiedono interventi esterni usualmente eseguiti dall'enologo per migliorare e regolare la fermentazione e quindi il vino finale.

Oltre alle irregolarità nella fermentazione si possono verificare anche arresti, con effetti deleteri su tutto il processo fermentativo. Tali arresti sono di difficile rilevazione, e vengono normalmente individuati con 12-24 ore di ritardo durante l'analisi del grado zuccherino residuo nel mosto in fermentazione, che, normalmente, viene eseguita ogni 12 - 24 ore. Ne deriva pertanto notevole alcatorietà.

Per rilevare in continuo il grado zuccherino si usano anche densimetri immersi nel mosto, ma danno letture altamente imprecise. Infatti il mosto in fermentazione, per es. di uve rosse, è una miscela di bucce, sostanze colloidali in sospensione e soprattutto C02generata dal processo fermentativo, che imprecisa la rilevazione. Poiché la popolazione di lieviti fermentativi spesso non è distribuita omogeneamente nel fermentatore, qualsiasi misurazione puntuale può solo riguardare un volume limitato di mosto.

Durante la fermentazione si sviluppa C02, la cui produzione è direttamente proporzionale alla quantità di mosto presente e al suo grado zuccherino, e calore, direttamente proporzionale all'intensità del processo fermentativo.

Poiché oltre i 30° i lieviti muoiono, causando dannosi arresti fermentativi, si controlla la temperatura della massa in fermentazione con una o più sonde di temperatura, inserite a livelli diversi nel mosto e nel cappello, e sonde collegate a intercapedini di termoregolazione.

I problemi di questo metodo di controllo sono essenzialmente due.

Il primo è legato al fatto che, sia le sonde di temperatura che le intercapedini di termoregolazione, agiscono su e/o sono a contatto con volumi in fermentazione limitati rispetto alla massa totale. Normalmente si generano gradienti di temperatura sia nel mosto che nel cappello vinaccia. Di conseguenza le sonde rilevano temperature falsate, e le intercapedini termo-regolatrici influenzano la temperatura in volumi sbagliati.

Anche il grado zuccherino del mosto può avere stratificazioni, rendendo inutile il suo campionamento puntuale.

Dato che l'unico strumento a disposizione dell'enologo per decidere qual è la temperatura ottimale da impostare, in relazione al supposto stadio raggiunto della vinificazione, è l'analisi giornaliera del grado zuccherino del mosto, si comprende quanto sia aleatorio ed approssimativo il processo che oggi viene normalmente impiegato per regolarizzare la fermentazione alcolica.

Serve allora un migliorato metodo o fermentatore per realizzare in maniera semplice ma precisa una misurazione e/o il controllo della fermentazione alcolica.

Mettere a disposizione un tale metodo o fermentatore, onde risolvere uno dei problemi citati, è lo scopo principale di quanto definito alla rivendicazione 1, ove si propone un metodo (eseguito ad es. da computer o microprocessore) per determinare lo stato di avanzamento fermentativo di un materiale organico, contenuto in un contenitore e capace di generare gas di fermentazione, avente le fasi di

- misurare la quantità di gas generato effettivamente nel tempo dal materiale;

- determinare lo stato di avanzamento fermentativo confrontando (o correlando) detta quantità con una stima del gas producibile complessivamente dal materiale durante tutta la sua fermentazione.

Il metodo può prevedere di calcolare la stima o riceverla come dato predefmito.

La misurazione della quantità di gas generato può avvenire in modo qualsiasi, ad es. con sonde o mezzi adatti. In particolare è vantaggioso (costi inferiori e maggiore semplicità di realizzazione) misurare detta quantità indirettamente e/o come somma di dosi misurate di gas generato, preferibilmente anche asportate periodicamente dal contenitore per evitare problemi di accumulo. Oppure si può misurare una dose tramite la pressione del gas generato dentro un volume noto, ad es. costante, per dedurne, dal rapporto tra la sua pressione ed il volume occupato, il numero di moli. In alternativa al volume costante si può utilizzare un volume deformabile, come ad es. una sacca o membrana che raccolga il gas da misurare.

In particolare una detta dose si può misurare facendo sì che il gas generato

(i) raggiunga nel volume noto una soglia di pressione massima e/o

(ii) invada un volume deformabile (preferibilmente di grandezza nota), ad es. una sacca o membrana.

Dalla misura di pressione gassosa nel volume noto si possono calcolare le moli di gas contenuto in quel volume noto.

Conoscendo la capacità del volume deformabile e/o misurando la portata di gas in entrata o uscita da esso (se lo si sgonfia) si possono calcolare le moli di gas ivi contenuto.

Si possono usare tanti volumi noti e farli riempire sequenzialmente di gas generato, oppure usare un numero inferiore di volumi, al massimo uno, sfiatandoli/o o asportandone di volta in volta del gas. In particolare nel volume noto e/o deformabile si può ottenere una diminuzione della pressione gassosa spostando altrove o portando via (all'esterno del volume noto e/o del contenitore, ad es. aspirando il gas) parte del o tutto il gas; e si può calcolare detta quantità o dose come funzione di detta diminuzione.

In funzione

- della quantità di materiale, ad es. il volume del pigiato inserito nel fermentatore prima deirinizio della fermentazione alcolica (e quindi, indirettamente, il volume vuoto della parte alta del fermentatore), e/o

- del suo grado zuccherino, ad es. nel mosto il valore del grado zuccherino dell’uva (misura che normalmente viene effettuata in cantina prima della pigiatura dell’uva), e/o - della quantità di mosto presente nell’intera massa del pigiato (ogni enologo è in grado di valutare con precisione di circa /-3% la quantità di mosto presente nell’una vinificata;

si può calcolare detta stima, ossia la quantità complessiva di moli di gas o C02prodotte dal materiale durante tutto il processo fermentativo, e da qui eventualmente elaborare una curva ideale di fermentazione. Il punto attuale su tale curva, che corrisponde allo stato di avanzamento fermentativo, si può calcolare memorizzando, e/o sommando ogni volta alle precedenti, la dose di gas espulso dal volume e/o contenitore, così da determinare la quantità complessiva di moli di gas espulse dall’inizio del processo. Confrontando il gas prodotto fino al momento attuale con la curva stimata di fermentazione complessiva si può stimare non solo l’andamento fermentativo ma anche il grado di avanzamento raggiunto sulla curva.

Indipendentemente dai mezzi o modi di misura di detta quantità, il metodo può prevedere di campionare (cioè ottenere un valore per) detta quantità in successivi istanti temporali, così da formare una curva temporale attuale della fermentazione, ad es. per poterlo confrontare con la curva fermentativa stimata di riferimento. In particolare per migliorare la precisione della stima di detta quantità è vantaggioso eseguire un infittimento dei campioni rilevati quando si stima che la produzione di gas sia in aumento e/o ad un picco. Infatti nel mosto la fermentazione alcolica, ovvero la trasformazione degli zuccheri in alcool, calore e CO2ad opera dei lieviti, avviene secondo una particolare curva che prevede: una produzione iniziale di CO2molto lenta, quindi una fase di produzione tumultuosa ed infine una fase di costante riduzione della produzione.

In generale una possibile fase ulteriore del metodo è intervenire per correggere o regolare l’andamento fermentativo dopo aver determinato lo stato attuale di avanzamento fermentativo. Lo scopo è imporre all'andamento attuale di fermentazione un andamento di riferimento, che può essere la suddetta curva ideale calcolata.

Indipendentemente dai mezzi o modi di misura di detta quantità, conoscendo (1b) la curva fermentativa ideale o desiderata o elaborando una curva di riferimento e (2b) la quantità di gas o CO2prodotta effettivamente dal materiale, si può agire, meglio se automaticamente, sul materiale e/o la fermentazione per minimizzare le deviazioni rispetto al riferimento. Avendo i dati precedenti (1b) e (2b) si può conoscere, ad es. per il mosto d'uva, sia la quantità di alcool reale (zuccheri residui) sia in quale stadio la fermentazione si trovi.

Ad es. come intervento correttivo sull'andamento fermentativo si può regolare la temperatura di tasche o mezzi di termoregolazione presenti nel contenitore, oppure si può ossigenare la massa del materiale (ad es. iniettandovi gas e/o O2), per rispettivamente rallentare o accelerare la dinamica fermentativa e ottenere una fermentazione il più possibile aderente a quella di riferimento impostata.

Inoltre si può monitorare l’andamento fermentativo per rilevarne subito anomalie, come gli arresti fermentativi che si realizzano con brusche riduzioni nella produzione di gas e/o CO2. Oppure un rallentamento eccessivo o anomalo nella produzione di gas e/o CO2può connotare sofferenza dei lieviti, cui si può reagire con

- un innalzamento della temperatura della massa di materiale, e/o

- un’iniezione di aria/ossigeno e/o inserimento di alimenti nella massa di materiale.

Col metodo rivendicato si può realizzare un accurato controllo della fermentazione, con una precisione che può ad es. essere stimata tra il 5 e il 10% per quel che riguarda la trasformazione degli zuccheri in alcol.

Si può anche visualizzare in continuo l'andamento del processo fermentativo, ad es. su un grafico e/o display, ad es. lasciando all'operatore la responsabilità di intervenire.

Misurando la quantità di gas e/o CO2prodotta effettivamente si riesce ad avere un dato complessivo della quantità di zuccheri convertiti, e si risolve anche il problema di analizzare con precisione il grado zuccherino. Prelevare campioni di mosto o materiale solo in pochi volumetti dà risultati incerti, mentre il metodo proposto fornisce un dato complessivo di tutta la massa del materiale, decisamente più attendibili.

Per ottenere un dato ancora più preciso sulla produzione di gas e/o CO2, si può correlare detta quantità con la temperatura di fermentazione. A temperature fermentative più alte (ad es. tra i 25 °C e i 30 °C) si hanno proporzionalmente quantità di moli di gas e/o CO2espulsa più alte, a temperature più basse (ad es. tra i 16 °C e i 25 °C) si hanno proporzionalmente quantità di moli di gas e/o CO2espulsa più basse.

Può succedere che parte del gas espulso dal volume arrivi dall' interno del materiale e pertanto la misura delle moli sia imprecisa. Per migliorare la precisione il metodo può prevedere che si isoli temporaneamente dal contenitore il volume noto e/o deformabile, e poi si evacui gas dal volume noto e/o deformabile (ad es. svuotandoli del gas in eccesso). In questo modo si disaccoppia il volume noto e/o deformabile dal materiale e il gas espulso o evacuato è solo quello dentro il volume noto e/o deformabile.

Il metodo può essere eseguito manualmente, ma è vantaggiosamente eseguito e/o gestito da un’unità elettronica avente ad es. un microprocessore programmabile. In particolare ogni fase del metodo prima descritta si può implementare e/o realizzare con l’unità elettronica, in particolare facendole eseguire un programma software atto a controllare e/o pilotare mezzi opportuni, e a far eseguire al fermentatore sotto descritto le fasi del metodo.

Preferibilmente si esegue il metodo con un fermentatore comprendente

- un contenitore per contenere un materiale organico che può generare gas di fermentazione,

- un volume per contenere gas generato dal Oateriale,

caratterizzato dal fatto di comprendere

- mezzi per rilevare la quantità di gas effettivamente generato nel tempo dal materiale nel volume; e

- un'unità elettronica di elaborazione atta a calcolare lo stato di avanzamento in fermentazione del materiale confrontando detta quantità con una stima del gas producibile complessivamente dal materiale durante tutta la sua fermentazione.

I vantaggi di questa macchina sono uguali a quelli del metodo, e non si ripetono.

In particolare l'unità per correlare la quantità di gas complessivamente generato sino a quel momento può usare come stima un valore numerico o, meglio, una curva (insieme di punti) fermentativa ideale stimata e/o pre-calcolata e contenuta in una memoria, al fine di rilevare con più precisione lo stadio raggiunto dalla fermentazione (come spiegato per il metodo). Vantaggiosamente l'unità può essere programmata in modo che la curva fermentativa ideale sia programmabile, ossia non desunta dal materiale ma impostata/forzata da un utente.

L'unità può essere programmata per

- attivare mezzi di allarme qualora determini anomalie o arresti fermentativi, e/o

- eseguire una serie di interventi correttivi programmati, ad es. pilotando mezzi di termoregolazione per variare la temperatura del materiale in fermentazione, e/o mezzi per eseguire rimontaggi, e/o mezzi per ossigenare il materiale, e/o mezzi di follatura, ecc. Lo scopo è avvicinare la fermentazione reale alla curva ideale fermentativa desiderata.

II detto volume per contenere può comprendere uno o più volumi, da isolare e/o svuotare (del tutto o parzialmente) del gas che essi contengono.

I mezzi per rilevare la quantità di gas generato possono comprendere

- sonde o misuratori di portata gassosa e/o

- un volume o camera deformabile (preferibilmente di grandezza nota), ad es. una sacca o membrana, in cui del gas generato può migrare per poi determinarne la quantità, e/o

- un volume noto o camera di dimensioni note, tramite cui calcolare le moli di gas ivi contenuto.

I volumi noti possono essere una pluralità, oppure uno o due. Si può sfiatarli/o di volta in volta del tutto o in parte, oppure mantenervi il gas per un certo tempo (ad es. per recuperarlo e sfruttarlo altrove), poiché conta solo la determinazione/misurazione della detta quantità (ad es. in moli) di gas generato e non la sua sorte.

In particolare è vantaggioso (costi inferiori e maggiore semplicità di realizzazione) che i mezzi per rilevare comprendano un sensore, controllato da detta unità, per rilevare la pressione gassosa nel volume. La misura indiretta delle moli tramite la pressione è semplice e poco costosa.

In particolare nel volume noto e/o deformabile si può ottenere una diminuzione della pressione gassosa spostando parte del o tutto il gas all'esterno del volume noto e/o del contenitore; e in funzione di detta diminuzione si può calcolare una dose di gas generato. Allo scopo il fermentatore può comprendere mezzi per evacuare del gas presente nel volume, i mezzi essendo controllati da detta unità in modo da evacuare dal volume una dose conosciuta di gas. Evacuando o isolando più dosi si può poi stabilire il totale gas generato fino a quel momento sommando nell'unità i valori numerici corrispondenti alle moli di gas di tutte le dosi.

Non solo si evitano sonde costose ma la detta dose è calcolabile dall'unità semplicemente con dati relativi a grandezze del gas, come volume e pressione.

Per migliorare la precisione nel determinare detta dose (v. spiegazione data per il metodo), nel fermentatore detto volume può comprendere un contenitore ausiliario per contenere solo gas, e vi sono

- un collegamento per gas tra il contenitore ausiliario e detto volume;

- mezzi per aprire/chiudere il collegamento comandati da detta unità;

- un sensore, e

- mezzi per evacuare del gas presente nel contenitore ausiliario comandati da detta unità.

Preferibilmente i mezzi per evacuare possono comprendere

- mezzi di sfiato di gas per sfiatare il volume e/o il contenitore ausiliario (il vantaggio è spostare del gas in modo naturale ed economico, ad es. per differenza di pressione); e/o - un volume o camera deformabile (preferibilmente di grandezza nota), ad es. una sacca o membrana, in cui del gas generato può migrare per poi determinarne la quantità.

In particolare, volendo campionare periodicamente detta quantità e/o ridurre il numero e le dimensioni dei volumi per gas generato, detta unità può essere atta a

- rilevare il raggiungimento di una soglia di pressione massima leggendo il/i sensori per rilevare;

- operare i mezzi per evacuare in modo da ottenere una determinata diminuzione di pressione,

- elaborare il valore di detta diminuzione per calcolare detta quantità, ad es. le moli di gas evacuato.

II trasduttore di pressione preferibilmente

- ha precisione di almeno /- 10 mbar, e/o

- è posizionati nella parte alta del contenitore (ad es. in un chiusino o sul tetto del contenitore) e/o nel serbatoio ausiliario.

Preferibilmente detta unità può comandare anche le normali funzioni nei fermentatori (controllo temperatura, pompa di rimontaggio, pala di estrazione vinaccia, iniezioni di miscele di gas per macro-ossigenazioni e rotture soffici del cappello vinaccia ecc.).

Preferibilmente il fermentatore comprende mezzi per rilevare, ad es. una sonda di livello (preferibilmente controllata da detta unità), atti a rilevare un livello massimo di materiale dentro il contenitore.

Detta stima del gas producibile complessivamente dal materiale è acquisibile o calcolabile dall'unità tramite ad es. mezzi o un sensore o una sonda di livello per rilevare la quantità di materiale (ad es. liquido buccia) inserito nel fermentatore. Dalla quantità di materiale inserito l'unità può calcolare, conoscendo la capacità interna del fermentatore cui è associata, il volume

I vantaggi dell’ invenzione saranno ancora più chiari dalla seguente descrizione di una preferita forma realizzativa, riferimento facendo all’allegato disegno in cui

Figura 1 mostra una vista frontale di un fermentatore migliorato,

Figura 2 mostra una vista frontale di una variante di fermentatore migliorato.

Nelle figure non sono state indicate le (opzionali) tasche o i mezzi di termoregolazione e le rispettive sonde di rilevazione temperatura. Nelle figure numeri uguali indicano parti uguali.

In fig. 1 è mostrato un fermentatore chiuso MC che comprende un serbatoio 10 per contenere mosto M.

II serbatoio 10 è dotato di

- una sonda di livello 14, adatta a misurare il livello di liquido dentro il serbatoio 10; - un valvola 16 di regolazione della pressione gassosa interna al serbatoio 10;

- un sensore o trasduttore di pressione 18 capace di rilevare la pressione gassosa dentro al serbatoio 10; e

- un quadro elettronico di controllo 20 o in generale un'unità di elaborazione programmabile.

Il serbatoio 10 è riempito di pigiato fino ad un livello massimo consentito dalla sonda 14. In questo modo si è in grado di sapere esattamente qual è il volume vuoto V (ovvero non occupato dal pigiato, cioè parte liquida buccia) del serbatoio 10.

Si ha V = Vtank- Vload, dove

V è il volume vuoto del serbatoio 10 (misurata ad es. da un altro sensore, non mostrato),

Vtankè il volume dell'intero serbatoio 10, un dato di targa, e

Vloadè il volume del pigiato caricato, dato noto durante la lavorazione.

L'unità 20, ad es. tramite un opportuno software, è in grado di gestire la lettura dei sensori e il pilotaggio delle valvole sul serbatoio 10. Tramite l'unità 20 si può eseguire automaticamente il metodo. Le frecce in figura indicano i collegamenti di controllo. Nel seguito ogni azione dei componenti di ogni fermentatore si intende ottenuto tramite il programma di controllo dell' unità 20.

Iniziata la fermentazione alcolica si forma il cappello CP, generato dalla produzione di CO2la quale spinge verso l'alto le bucce. Il cappello CP emerge dal mosto liquido M per circa il 50% del suo volume.

La parte galleggiante del cappello CP è costituita da bucce umide di mosto M e spazi vuoti tra buccia e buccia occupati da gas, che a fermentazione iniziata è CO2.

Il volume occupato dalla massa liquida (mosto) e dalla parte solida (buccia) è lo stesso di quello occupato complessivamente dal pigiato appena inserito nel serbatoio 10 quando bucce e liquido sono mescolati.

Pertanto la misurazione del pigiato inserito è da considerare attendibile per misurare, per differenza, l'esatto volume vuoto reale V del serbatoio 10 anche durante la fermentazione alcolica, quando il galleggiamento del cappello CP sembra ridurre il reale volume vuoto.

Come già accennato, per realizzare il controllo della fermentazione, i valori di partenza possono essere due:

a. la quantità di mosto (liquido) normalmente presente nel pigiato caricato, e

b. il suo grado zuccherino.

La quantità di mosto dipende dal tipo di uva pigiata, e può essere un dato conosciuto con approssimazione per es. del 5% dall'enologo (in base alle analisi iniziali del pigiato).

Il grado zuccherino dell'uva viene misurato prima di pigiare l’uva o al momento del riempimento del serbatoio 10 ed è un dato attendibile, ad es. con margine di errore del 2-3%.

L'unità 20 correla i dati derivanti dai detti sensori e i due suddetti valori a), b), e li utilizza per eseguire calcoli al fine di stimare la quantità di CO2prodotta, utilizzando anche il dato del volume vuoto effettivo V e impostando una soglia massima di pressione Pmaxda raggiungere nel serbatoio 10 dalla CO2(es. 500 mbar). Le pressioni indicate sono relative a quella atmosferica.

Infatti il metodo di controllo della fermentazione si può basare sulla misurazione di tale grandezza.

FUNZIONAMENTO

Raggiunta la pressione massima Pmax, rilevata dal sensore 18, si depressurizza il serbatoio 10 aprendo la valvola 16 per ottenere una certo calo di pressione ΔΡ (ad es. di 100 mbar).

Supponendo, con ottima approssimazione, che i gas di fermentazione e la CO2si comportino come gas ideali, e che la temperatura non vari sostanzialmente (temperatura attorno ai 20 °C con pressioni relative normalmente tra 0 e 8 bar, condizioni che verificano molto bene l'ipotesi di idealità). Partendo dalla legge dei gas perfetti:

P * V = N * R * T

dove:

P = pressione,

N = numero moli,

R = costante universale dei gas,

T = temperatura nel volume,

riarrangiando la formula si ha:

N = V * P / R * T,

dove, sostituendo ad N e P i valori di moli e pressione ottenuti, rispettivamente, alla pressione massima e alla pressione residua dopo il calo di pressione AP, otteniamo:

Nmax = V * Pmax/ R * T, e Nmin= V * Pmin/ R * T

dove:

Nmax= moli nel serbatoio alla pressione massima,

Nmin= moli nel serbatoio alla pressione residua dopo il calo di pressione ΔΡ,

Pmax = pressione massima nel serbatoio prima del calo di pressione (Pmax> Pmin), Pmin= pressione minima nel serbatoio dopo il calo di pressione ΔΡ (Pmin> 0 bar relativi).

A questo punto, il numero di moli ΔΝ ad ogni calo di pressione AP sarà:

ΔΝ Nmax- Nmin,

da cui svolgendo la formula e ricordando che AP = Pmax- Pmin, eη= coefficiente correttivo, si ottiene:

ΔΝ = (V * AP * η) / (R * T) (1)

ovvero le moli di gas espulso ad ogni calo di pressione ΔΡ. A tale ΔΝ corrisponde un volume VCO2di CO2a pressione atmosferica standard Patm(1 bar) calcolabile riarrangiando la formula dei gas perfetti nella seguente forma:

V = N * R * T / P,

ottenendo la seguente:

VCO2= ΔΝ * R * T / Patm= V * ΔΡ * η / Patm(2) Le equazioni (1) e (2) costituiscono i campioni della quantità di gas da misurare.

Si precisa che η è un coefficiente correttivo, ad es. del 5% (1.05), che tien conto dell'effetto di strippaggio della CO2accumulata nel mosto per effetto della pressione (legge di Henry) che si ha ad ogni depressurizzazione di un serbatoio contenente una massa in fermentazione. Prove sperimentali hanno dimostrato che questo valore è comunque variabile e correlato alla densità del mosto, al valore di pressurizzazione Pmax, e allo spessore ed alla permeabilità del cappello CP. L'unità può essere programmabile in modo che il valore del coefficiente correttivo sia impostabile, per renderlo adatto al tipo di uva da vinificare.

L'unita' elettronica 20 effettua il calcolo delle equazioni (1) e/o (2), e lo può memorizzare e/o sommare ai dati acquisiti e calcolati durante le depressurizzazioni precedenti, Conoscere la quantità di CO2prodotta fino all'ultima depressurizzazione e correlando questo dato con il volume di mosto caricato nel serbatoio 10 e il grado iniziale degli zuccheri, si può conoscere lo stadio a cui e' giunta la fermentazione.

Con l'unità 20, in base allo stadio rilevato di fermentazione, è possibile impostare programmi di fermentazione che possono intervenire sulla massa dentro il serbatoio 10 con ad es. fasi di o mezzi per:

- macro/micro ossigenazioni; e/o

- iniezione dall’esterno di gas e/o O2

- regolazioni della temperatura della fermentazione tramite intercapedini di termoregolazione; e/o

- pressioni di fermentazione; e/o

- insuflaggi di gas per rimescolamento del mosto M e rottura del cappello CP; e/o - rimontaggi; e/o

- follature; e/o

- delestage; e/o

- gestione delle tempistiche degli interventi (e/o gestione degli interventi automatizzati) sulla massa in fermentazione da parte dell'enologo, ad esempio aggiunta di lieviti, enzimi, alimenti per lieviti.... etc.

E' possibile effettuare una misurazione della quantità di CO2prodotta nel serbatoio 10 ad intervalli regolari compresi ad es. tra i 5 minuti e le 2 ore. I tempi di campionamento (v. equazioni (1) o (2)) possono variare in relazione allo stadio raggiunto dalla fermentazione alcolica e/o essere correlati al raggiungimento di una pressione massima nel volume noto o deformabile.

Ad inizio e fine fermentazione, quando la produzione di CO2è limitata, il raggiungimento nel serbatoio 10 della pressione Pmaxè più lento; mentre nella fase centrale della fermentazione la CO2prodotta è notevole e la pressione Pmaxè raggiunta molto rapidamente.

Infittendo il campionamento del gas generato nel periodo di maggior produzione si può rilevare con ottima accuratezza il reale stato della fermentazione.

Per rendere più precisa la misurazione della quantità ΔΝ e/o Vco, si può predisporre un ulteriore apparato sul serbatoio 10 (fig. 2, fermentatore MC2), che permette di eliminare il coefficiente correttivo η.

Al serbatoio 10 si aggiunge un secondo serbatoio o volume variabile 40, ad es. più piccolo e/o posto sopra, a lato o sotto il serbatoio 10.

Il serbatoio 40 può essere anche realizzato come partizione interna del serbatoio 10. II fermentatore MC2 comprende in aggiunta:

- un tubo o condotto 44 di collegamento tra il serbatoio 10 e il serbatoio o volume variabile 40;

- una valvola 30 di regolazione di flusso di gas nel tubo o condotto 44;

- una valvola 50 di degasaggio;

- un trasduttore o sensore di pressione 42 posto sul serbatoio o volume variabile 40. Come in precedenza, l'unità 20 controlla e regola ogni dispositivo del fermentatore MC2 (v. frecce).

Durante la fase di pressurizzazione la valvola 30 e' aperta, e il serbatoio o volume variabile 40 e la parte vuota del serbatoio 10 vengono pressurizzati contemporaneamente e isobaricamente dalla CO2di fermentazione.

Alla pressione desiderata Pmax,ad es. 500 mbar, la valvola 30 viene chiusa, e viene degasato solo il serbatoio o volume variabile 40 finché la pressione interna, rilevata dal sensore 46, cala di AP (ad es. ancora 100 mbar).

Raggiunto il limite inferiore di pressione (400 mbar nell'esempio) nel solo serbatoio 40, la valvola 50 viene chiusa e la valvola 30 aperta. Le pressioni tra i serbatoi 10, 42 si equilibrano e lo strippaggio del gas contenuto nel mosto si distribuisce nel serbatoio 40 e nella parte vuota V del serbatoio 10.

Il ciclo si può ripetere ogni qualvolta viene raggiunto il limite superiore Pmax·

Pertanto, degasando solo il serbatoio o volume variabile 40 si può conoscere precisamente la quantità di CO2prodotta, perché il volume da usare nella formula (1) o (2) è quello del serbatoio o volume variabile 40 ma senza il fattore correttivo η, in quanto il serbatoio o volume variabile 40 non contiene alcuna massa in fermentazione ma unicamente CO2.

Nel fermentatore MC2 l'unità 20 funziona come descritto per il fermentatore MC.

Claims (10)

1. “FERMENTATORE MIGLIORATO” RIVENDICAZIONI 1. Metodo eseguito da computer o microprocessore per determinare lo stato di avanzamento fermentativo di un materiale organico (M), contenuto in un contenitore (10) e capace di generare gas di fermentazione, avente le fasi di - misurare la quantità di gas generato effettivamente nel tempo dal materiale; - determinare lo stato di avanzamento fermentativo confrontando detta quantità con una stima del gas producibile complessivamente dal materiale durante tutta la sua fermentazione.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui si calcola detta stima in funzione della quantità di materiale nel contenitore e/o del suo grado zuccherino.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui si misura detta quantità come somma di dosi misurate di gas generato.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui una dose è misurata facendo sì che il gas generato (i) raggiunga in un volume noto (V) una soglia di pressione massima (Pmax) e/o (ii) invada un volume deformabile.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, in cui nel volume noto e/o deformabile si ottiene una diminuzione della pressione gassosa (ΔΡ) spostando altrove o portando via parte del o tutto il gas generato; e si calcola detta dose come funzione di detta diminuzione.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui - si isola temporaneamente dal contenitore (10) il volume noto (40) e/o deformabile, e poi - si evacua gas dal volume noto (40) e/o deformabile.
7. 7. Fermentatore (MC; MC2) comprendente: un contenitore (10) per contenere un materiale organico (M) che può generare gas di fermentazione, un volume (V; 40) per contenere gas generato dal materiale, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi (16, 18; 42, 50) per rilevare la quantità di gas effettivamente generato nel tempo dal materiale nel volume; e un'unità elettronica (20) di elaborazione atta a calcolare lo stato di avanzamento in fermentazione del materiale confrontando detta quantità con una stima del gas producibile complessivamente dal materiale durante tutta la sua fermentazione.
8. 8. Fermentatore secondo la rivendicazione 7, in cui i mezzi per rilevare comprendono un sensore (18; 42) per rilevare la pressione gassosa nel volume, e mezzi (16; 50) per evacuare del gas presente nel volume, detta unità essendo atta a - controllare il sensore e i mezzi per evacuare in modo da evacuare dal volume dosi conosciute di gas, e - sommare valori numerici corrispondenti alle moli di gas di tutte le dosi per ottenere detta quantità.
9. 9. Fermentatore (MC2) secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui detto volume comprende un contenitore ausiliario (40) per contenere solo gas, e in cui, comandati da detta unità, vi sono: un collegamento (44) per gas tra il contenitore ausiliario e detto volume; mezzi (30) per aprire/chiudere il collegamento; un sensore (42) per rilevare la pressione gassosa nel contenitore ausiliario, e mezzi (50) per evacuare del gas presente nel contenitore ausiliario.
10. 10. Fermentatore (MC; MC2) secondo la rivendicazione 7 o 8 o 9, in cui detta unità è atta a - rilevare il raggiungimento di una soglia di pressione massima (Pmax) leggendo un sensore (18; 42) per rilevare; - operare i mezzi per evacuare (16; 50) in modo da ottenere una determinata diminuzione di pressione (ΔΡ), - elaborare il valore di detta diminuzione per calcolare detta dose, ad es. le moli di gas evacuato.