MD1783Z - Procedeu de sulfitare a produsului vinicol - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la industria vinicolă, şi anume la procedee de sulfitare a produselor vinicole.Procedeul de sulfitare, conform invenţiei, include pregătirea unei soluţii de sare a acidului sulfuros, tratarea acesteia cu un cationit puternic acid în H+-formă şi introducerea ulterioară a soluţiei tratate în produsul vinicol.

Description

Invenţia se referă la industria vinicolă, şi anume la procedee de sulfitare a produselor vinicole.

Sulfitarea produselor vinicole este un procedeu de rutină, folosit larg în industria vinicolă la diferite etape de producere fiind introdus în documentele normative şi tehnologice la fabricarea acestora, cu unele restricţii, care se referă la limitele acestui procedeu şi natura sursei de dioxid de sulf (acid sulfuros).

Mai mult ca atât, sulfitarea produselor vinicole, în pofida toxicităţii dioxidului de sulf (şi acidul sulfuros, format în soluţii după solubilizarea acestuia), rămâne o operaţiune tehnologică indispensabilă la fabricarea produselor vinicole, datorită proprietăţilor acestuia de antiseptic, antioxidant şi conservant. În dependenţă de necesităţile şi posibilităţile tehnice şi tehnologice, sulfitarea produselor vinicole este efectuată folosind în calitate de sursă a dioxidului de sulf a sulfului nativ, a dioxidului de sulf lichefiat şi a sărurilor acidului sulfuros - a sulfiţilor [1].

Sulfitarea produselor vinicole cu utilizarea sulfului nativ este efectuată prin arderea acestuia şi dizolvarea dioxidului de sulf gazos, format în urma oxidării sulfului nativ la ardere, în produsele vinicole [2].

Procedeul este simplu de executat (de regulă, sulful nativ este ars în dispozitive speciale sub formă de fitiluri), însă, în aşa mod, este practic imposibil de a asigura concentraţii precise în produsele vinicole tratate. Procedeul se foloseşte, de regulă, în condiţiile vinificaţiei artizanale, pentru sulfitarea vinurilor în butoaie etc.

Cel mai răspândit procedeu de sulfitare a produselor vinicole este cu utilizarea dioxidului de sulf lichefiat, care este folosit pentru pregătirea prealabilă a soluţiilor de lucru (inclusiv apoase) şi/sau pentru introducerea directă în mustuială, must, vin materie primă şi alte produse sau semifabricate vinicole, în flux continuu sau cu amestecare intensivă [3].

Procedeul menţionat este larg utilizat la întreprinderile vinicole mari pentru sulfitarea volumelor industriale de produse vinicole.

În acelaşi timp, folosirea dioxidului de sulf lichefiat, care prezintă un produs cu grad înalt de pericol şi toxicitate, necesită folosirea unor baloane speciale (necorozive, rezistente la presiune) şi crearea condiţiilor speciale de stocare a acestor baloane. Utilizarea dioxidului de sulf lichefiat necesită, de asemenea, condiţii speciale de pregătire a soluţiilor de lucru, de utilizare a sistemelor şi dozatoarelor speciale etc.

Mai este cunoscut şi folosit procedeul de sulfitare a produselor vinicole cu utilizarea sărurilor acidului sulfuros - sulfiţilor de potasiu [4].

Acest procedeu este simplu, nu necesită precauţii deosebite la păstrarea materialelor (sulfiţii prezintă săruri destul de stabile, sub formă de praf/cristale/tablete higroscopice, care pot fi păstrate în ambalaje ermetice din plastic, folii de aluminiu etc., în condiţii obişnuite). Folosirea acestor săruri pentru sulfitare nu necesită nici calificare înaltă, nici precauţii deosebite. Sulfitarea cu utilizarea sulfiţilor de potasiu se limitează la cântărirea cantităţii calculate de acest material şi introducerea lui în volumul necesar de produs vinicol (cu amestec intensiv), cu sau fără solubilizarea prealabilă a acestuia în apă sau produs vinicol.

Prin urmare, acest procedeu, datorită avantajului vădit, a căpătat o răspândire mare nu numai în vinificaţia artizanală, dar şi la întreprinderile vinicole mari.

În acelaşi timp, dezavantajul de bază a acestui procedeu este îmbogăţirea produselor vinicole cu ioni de potasiu, fapt ce duce la apariţia riscului de tulbureli cristaline în rezultatul precipitării sărurilor tartrice şi limitează domeniul de utilizare a acestui procedeu la primele etape de fabricare a produselor vinicole.

Este cunoscut şi procedeul de sulfitare a produsului vinicol, care prevede pregătirea soluţiei apoase de sulfit de potasiu, adăugarea în aceasta a acidului tartric, amestecarea intensivă cu separarea opţională a precipitatului format, precum şi administrarea amestecului în produsul vinicol. În calitate de sulfit de potasiu se utilizează metabisulfitul de potasiu, din care se pregăteşte o soluţie apoasă cu concentraţia de 100 g/dm3, iar soluţia apoasă de acid tartric are o concentraţie de 250…300 g/dm3şi se adaugă în soluţia de metabisulfit de potasiu în raport de 1:2 respectiv, după volum [5].

Procedeul permite diminuarea sau excluderea riscurilor de apariţie a tulburelilor cristaline în producţia vinicolă sulfitată, fapt ce măreşte diapazonul de utilizare a acestuia la toate etapele de fabricare a producţiei vinicole, inclusiv sulfitarea vinurilor stabile înainte de îmbuteliere.

În acelaşi timp procedeul cunoscut este destul de costisitor (datorită necesităţii utilizării a componenţilor scumpi - sărurilor de sulfiţi de potasiu şi a acidului tartric) şi necesită o calificare destul de ridicată a personalului la utilizarea acestuia în producere.

Scopul invenţiei, precum şi problema pe care o rezolvă invenţia, sunt diminuarea costurilor şi simplificarea procedeului de sulfitare a produselor vinicole cu utilizarea soluţiilor sărurilor acidului sulfuros, cu păstrarea domeniului de utilizare a procedeului pentru toate etapele de producere a produselor vinicole.

Problema este soluţionată prin aceea că, procedeul propus de sulfitare a produsului vinicol, include pregătirea unei soluţii de sare a acidului sulfuros, tratarea acesteia cu un cationit puternic acid în H+-formă şi introducerea ulterioară a soluţiei tratate în produsul vinicol.

Totodată, în calitate de sare a acidului sulfuros se utilizează metabisulfit de potasiu sau de sodiu, iar soluţia se pregăteşte prin dizolvarea sării în apă sau în produs vinicol până la o concentraţie de 2-5% mas.

Rezultatul tehnic al invenţiei constă în diminuarea costurilor şi simplificarea procesului de sulfitare a produselor vinicole.

Diminuarea costurilor la sulfitarea producţiei vinicole prin procedeul propus are loc ca rezultat al excluderii necesităţii utilizării unor compuşi (produse) destul de costisitori - a acidului tartric şi metabisulfitului de potasiu.

În schimb, procedeul propus prevede tratarea soluţiilor sărurilor acidului sulfuros cu cationiţi puternic acizi în H+-formă, care, în pofida costului acestora comparabil cu costul acidului tartric, sunt produse regenerabile (prin tratare cu soluţii concentrate de acizi neorganici ieftini, de exemplu, acid sulfuric sau clorhidric) şi pot fi utilizaţi în cicluri repetate.

Mai mult ca atât, procedeul propus include posibilitatea folosirii şi altor săruri ale acidului sulfuros, inclusiv şi a sărurilor de sodiu, care sunt cu mult mai ieftine.

Pentru efectuarea acestui procedeu sunt folosite materiale auxiliare, larg utilizate în industrie (săruri ale acidului sulfuros, cationiţi puternic acizi, acizi anorganici).

Tratarea soluţiilor cu cationiţi poate fi efectuată atât periodic (în vase de sticlă, de plastic etc.), cât şi cu trecerea acestora prin straturi de cationiţi, plasaţi în coloane, cartuşe etc. Totodată, tratarea poate fi efectuată atât nemijlocit înainte de sulfitarea produselor vinicole, cât şi în prealabil, cu păstrarea, inclusiv îndelungată, a soluţiilor tratate.

Procedeul propus se efectuează, de regulă, utilizând cantităţi concrete, prealabil pregătite (inclusiv regenerate, activate) de cationiţi, plasaţi în vase inerte cu posibilitatea de amestecare, sau în coloane, cărtuşe etc, dotate cu orificii de intrare şi scurgere.

Cantităţile concrete de cationiţi (şi vasele, în care ele sunt plasate) sunt selectate, preferabil, în aşa fel, că la efectuarea unitară a procedeului, să fie utilizată o cantitate predeterminată de soluţie pentru sulfitarea unor cantităţi concrete de produse vinicole.

Ca date iniţiale sunt utilizate:

- capacitatea specifică de schimb ionic (CSI) a cationitului concret (pentru majoritatea cationiţiilor puternic acizi industriali în H+-formă, CSI este în limita de 1,0-2,5 echiv/dm3);

- concentraţia şi natura sărurilor de acid sulfuros.

Stoechiometric, pentru eliberarea a 1 g/mol de acid sulfuros (H2SO3) prin cationare (echivalentul a 64 g dioxid de sulf) din 1 g/mol de sulfiţi (126 g de Na2SO3sau 158 g de K2SO3), sunt necesare 2 unităţi de CSI. La cationarea a 1 g/mol de bisulfiţi (190 g de Na2S2O5sau 222 g de K2S2O5), cu consumul aceloraşi 2 unitaţi de CSI, se eliberează 2 g/mol de acid sulfuros (echivalent al 128 g dioxid de sulf), fapt, ce argumentează alegerea utilizării preponderente a ultimilor în procedeul propus.

Aşa fiind, soluţiile sărurilor acidului sulfuros sunt tratate cu cantităţile (volumele) corespunzătoare de cationit, care trebuie să fie cel puţin, respectiv, de 0,104 şi 0,126 dm3la fiecare dm3de soluţie de 2%, şi cel puţin, respectiv, de 0,260 şi 0,315 dm3la fiecare dm3de soluţie de 5%, pentru un cationit cu CSI de 2 echiv/ dm3.

Cantităţile practice de cationiţi, ţinând cont de activitatea lor în mediu moderat sau puternic acid (al soluţiei de acid sulfuros format), sunt luate mai mari cu 15-30%, la tratarea soluţiilor cu concentraţia de 2%, şi cu 30-50% la tratarea soluţiilor cu concentraţia de 5%.

Soluţiile sărurilor respective sunt tratate cu cationiţi prin contactare la amestecare (în vase) sau la trecere prin straturi (în coloane, cartuşe).

Ulterior, soluţiile tratate sunt separate de cationiţi direct în produsele vinicole (sulfitare directă) sau în vase separate (cu păstrare până la introducerea lor în produsele vinicole pentru sulfitare).

Cationiţii folosiţi (saturaţi/epuizaţi) pot fi regeneraţi multiplu cu soluţii de acizi puternici (de regulă, acid sulfuric sau clorhidric) conform regimurilor de rutină, stipulate de producători pentru fiecare tip de cationit în parte.

Regenerarea cationiţilor poate fi realizată direct în aceleaşi vase, coloane sau cartuşe, fapt ce simplifică efectuarea şi diminuează cheltuielile.

Exemple de realizare a invenţiei.

Exemplul 1

Prealabil a fost determinată cantitatea de dioxid de sulf - 20 g, necesară pentru adiţionare în vinul alb sec cu concentraţia iniţială de 80 mg/dm3SO2, păstrat într-un butoi de 500 dm3, pentru a atinge concentraţia optimă de 120 mg/dm3:

(120 - 80) mg/dm3x 500 dm3= 40x500 = 20000 mg = 20 g.

Pentru sulfitare a fost folosit metabisulfitul de sodiu, cantitatea stoechiometric egală cu (190/128)x20g =30g.

Pentru tratarea soluţiei de metabisulfit de sodiu a fost utilizat cationitul КУ-2-8чС în H+-formă, cu CSI de 1,8 echiv/dm3.

Cantitatea de cationit, necesară pentru efectuarea procedeului a fost calculată şi este egală cu:

20/64=0,3125 unităţi CSI sau 0,3125/1,8 = 0,174 dm3.

Cantitatea (volumul) reală de cationit, reeşind din faptul că metabisulfitul de sodiu cântărit (30 g) a fost dizolvat în 600 ml de vin sec alb (soluţie de 5%), a fost stabilită cu o rezervă de 50% şi anume: 0,174x1,5=0,26 dm3.

Soluţia de metabisulfit de sodiu şi cationitul au fost introduşi într-o colbă de sticlă de 1,5 dm3şi tratarea a fost efectuată prin contactare în decurs de 4 ore cu amestecare lejeră periodică.

După tratare soluţia a fost scursă atent de pe cationit direct în butoiul cu vin, iar cationitul folosit (epuizat) a fost regenerat conform recomandărilor producătorului.

Conţinutul butoiului a fost amestecat suficient cu ajutorul unui amestecător manual, după care a fost prelevată mostra medie.

Concentraţia dioxidului de sulf, după sulfitarea vinului sec prin metoda propusă, determinată în mostra medie, a constituit 117 mg/l.

În vinul sulfitat nu a fost depistată majorarea concentraţiei ionilor de sodiu.

Exemplul 2

Pentru îngrijirea partidelor industriale de vin în procesul de păstrare şi tratare, în volum total de 5000 dal, cu doza totală maximă de sulfitare de 100 mg/dm3, a fost determinată cantitatea maximă necesară de dioxid de sulf, egală cu 50000 dm3x100 = 5000000 mg sau 5000 g sau 5 kg.

Cantitatea stoechiometrică de metabisulfit de potasiu (K2S2O5:1H2O) necesară pentru pregătirea soluţiei de lucru, suficientă pentru sulfitarea acestei cantităţi de vin constituie:

[ (222+18)/128] x 5 kg = 9.375 kg sau aproximativ 10 kg

Pentru comodităţi de producere, s-a preconizat pregătirea soluţiei de lucru în două butoaie de plastic a câte 200 dm3(total 400 dm3), utilizând pentru tratare a soluţiei de metabisulfit de potasiu cu concentraţia de 2,5 %, pregătită în vin sec alb materie primă.

Pentru tratarea soluţiei de metabisulfit de potasiu a fost utilizat cationitul Lewatit S-100 în H+-formă, cu CSI 2,5 echiv/dm3.

Cantitatea minimă de cationit, necesară pentru efectuarea procedeului este egală cu: 5000/64=78,1 unităţi CSI sau 78,1/2,5 = 31,24 dm3.

Cantitatea (volumul) reală de cationit, reeşind din rezerva tehnologică recomandată, a fost stabilită mai mare cu 25% şi anume: 31,24x1,25 = 39,0 dm3.

Soluţia de metabisulfit de potasiu şi cationitul au fost introduse în butoaiele de plastic a câte 30 dm3şi supuse tratării prin contactare în decurs de 24 ore cu amestecare lejeră periodică în primele 6 ore.

Soluţia tratată, după păstrare în decurs de o noapte, a fost scursă atent de pe cationit într-un butoi închis.

Cationitul folosit (epuizat) a fost supus regenerării conform recomandărilor producătorului.

Concentraţia dioxidului de sulf în soluţia tratată (din butoi) în volum de 395 dm3a constituit 1,15 %. Soluţia practic nu conţine cationi de potasiu.

Soluţia tratată a fost folosită, pe măsura necesităţii, la sulfitarea vinurilor, inclusiv stabile la tulburări cristaline. Sulfitarea nu a afectat stabilitatea vinurilor.

Exemplul 3

Pentru corectarea concentraţiei dioxidului de sulf de la 135 mg/dm3până la 180 mg/dm3în vinul alb sec în cantitate de 1000 dal a fost prealabil determinată cantitatea de dioxid de sulf - 450 g.

Pentru sulfitare a fost folosit metabisulfitul de potasiu, cantitatea stoechiometric egală cu (222/128)x450=800 g.

Tratarea soluţiei de metabisulfit de potasiu a fost preconizată de a fi efectuată prin trecerea acesteia printr-o coloană, umplută cu cationitul Pirolite C-100 în H+-formă, cu CSI de 2,0 echiv/dm3.

Cantitatea de cationit, necesară la tratarea soluţiei de metabisulfit de potasiu este de cel puţin: 450/64 = 7,031 unităţi CSI sau 7,031/2,5 = 2,8 dm3.

Cantitatea (volumul) reală de cationit, reeşind din faptul că metabisulfitul de potasiu cântărit (800 g) a fost dizolvat în 22 dm3de vin sec alb (3,5%), a fost stabilită cu o rezervă de 40%, şi anume: 2,8x1,4=3,9 dm3.

Cationitul a fost plasat într-o coloană verticală de sticlă, orificiul de sus a căreia a fost unit cu vasul în care se afla soluţia de metabisulfit de potasiu.

Volumul soluţiei (22 dm3) a fost lent trecut prin straturile de cationit din coloană în decurs de aproximativ 5 ore, cu acumularea soluţiei tratate într-un vas închis.

Cationitul folosit (epuizat), după scurgerea minuţioasă a soluţiei tratate din coloană, a fost supus regenerării conform recomandărilor producătorului, care a fost efectuată direct în coloană.

Soluţia tratată din vasul închis a fost introdusă în volumul vinului din vas (în 1000 dal de vin).

Din conţinutul vasului, după ce a fost amestecat suficient cu ajutorul unui amestecător mecanic, a fost prelevată mostra medie.

Concentraţia dioxidului de sulf total, determinată în mostra medie a fost de 175 mg/L. În vinul sec tratat nu a fost depistată mărirea concentraţiei de potasiu.

Exemplele descrise permit de a trage concluzia că, procedeul propus permite obţinerea efectului pozitiv preconizat, adică diminuarea cheltuielilor (cationiţii utilizaţi sunt regenerabili) şi simplificarea procedeului de sulfitare a produselor vinicole.

1. Rusu Emil. Vinificaţia primară. Chişinău, Contenintal Grup, 2011, p. 196-220

2. Rusu Emil. Vinificaţia primară. Chişinău, Contenintal Grup, 2011, p. 208-209

3. Rusu Emil. Vinificaţia primară. Chişinău, Contenintal Grup, 2011, p. 209-215

4. Rusu Emil. Vinificaţia primară. Chişinău, Contenintal Grup, 2011, p. 215-216

5. MD 952 Y 2015.09.30

Claims (2)

1. Procedeu de sulfitare a produsului vinicol, care include pregătirea unei soluţii de sare a acidului sulfuros, tratarea acesteia cu un cationit puternic acid în H+-formă şi introducerea ulterioară a soluţiei tratate în produsul vinicol.

2. Procedeu, conform revendicării 1, în care în calitate de sare a acidului sulfuros se utilizează metabisulfit de potasiu sau de sodiu, iar soluţia se pregăteşte prin dizolvarea sării în apă sau în produs vinicol până la o concentraţie de 2-5% mas.