MD4357C1 - Dispozitiv pentru fermentarea unui produs vegetal în formă de material mărunţit - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un dispozitiv pentru fermentarea unui produs vegetal în formă de material mărunţit, de preferinţă mustuială.Dispozitivul (50), conform invenţiei, conţine prima cadă (62) pentru menţinerea materialului mărunţit (90) şi cada secundă (54) pentru colectarea produselor gazoase, generate la fermentarea materialului mărunţit; primul sistem de ţevi (66), utilizat pentru comunicarea unei părţi din prima cadă, în care se acumulează produsele gazoase, cu cada secundă; al doilea sistem de ţevi (76), utilizat pentru comunicarea căzii secunde cu prima cadă, totodată sistemul este asigurat cu un orificiu de evacuare în interiorul primei căzi; primul şi al doilea dispozitiv cu supapă (70, 78), unit la primul şi, respectiv, al doilea sistem de ţevi, necesare pentru comunicarea selectivă a căzilor în funcţie de starea deschisă/închisă a dispozitivelor menţionate. Pentru realizarea fermentării într-un mediu controlat sunt prevăzute dispozitive de reglare (80, 82, 84), adaptate pentru ajustarea fină a presiunii produselor gazoase, conform unei sau mai multor valori programate de către utilizator, în interiorul primei căzi şi al căzii secunde, când acestea comunică, sau în cada secundă, când aceasta este izolată.

Description

Invenţia se referă la un dispozitiv pentru fermentarea unui produs vegetal în formă de material mărunţit, de preferinţă mustuială.

Cu toate că invenţia poate fi aplicată pentru prelucrarea oricărui produs vegetal în formă de material mărunţit, descrierea ce urmează se va referi drept exemplu la oenologie, domeniu în care invenţia s-a dovedit a fi deosebit de eficientă.

Prepararea vinului se realizează în căzi speciale, în care se produce fermentarea mustului. Ca rezultat al procesului de fermentare se formează o cantitate mare de produse gazoase, în special CO2, care participă activ la prepararea unui vin de calitate înaltă. Din must se degajă gaze, care împing boştina şi orice alte particule solide spre suprafaţă, unde acestea se condensează şi formează un strat solid cunoscut sub denumirea de "căciulă".

Gazele de fermentaţie se utilizează în vinificaţie, cum ar fi pentru amestecarea căciulii şi pentru prevenirea solidificării ei. În combinare sau separat, se examinează ajustarea presiunii în interiorul căzii vinicole cu supape de siguranţă sau cu supape de degazare, atât mecanice, cât şi cu membrană [1].

Se cunoaşte un exemplu de reglare a presiunii. În acest caz se utilizează un tip special de supapă de degazare cu membrană care, la pomparea lichidului, etanşează supapa şi blochează orificiul de evacuare al acesteia [2].

Presiunea din interiorul căzii vinicole are o semnificaţie majoră, în special în timpul degazării. O presiune prea înaltă în cadă are repercusiuni imediate asupra calităţii vinului. Degazarea, în impulsuri sau nu, împinge mustul pe suprafaţa căciulii şi duce la eliberarea gazelor din bobiţele de struguri. În cazul în care presiunea este foarte înaltă, bobiţele crapă şi se formează o masă mare de sediment (masă păstoasă, suspendată în must). S-a constatat că fiecare soi de struguri are o anumită presiune optimă de fermentare, care urmează a fi menţinută cu o toleranţă maximă de o sutime de bar (de exemplu, valori cât mai exacte de 0,29 bar sau 0,31 bar).

Membranele menţionate sunt realizate din cauciuc sau din material similar şi suportă influenţa majoră a numeroşilor factori negativi, cum ar fi inerţia lor şi, totodată, foarte imprecis reglează evacuarea gazelor sau temperatura. Presiunea, menţinută în timpul zilei la nivel de 0,3 bar, se poate de asemenea reduce până la 0,2 bar noaptea, când în beci se face mai răcoare. Mai mult decât atât, cu cât presiunea internă a căzii se apropie mai mult de presiunea de prag, cu atât supapa pierde mai multă sensibilitate şi precizie, din cauză că membranele încep să se deschidă. Devierile valorilor cu eroare de 0,1 bar, ceea ce constituie circa 25% din presiunea de lucru maximală obişnuită, nu sunt conforme cerinţelor pentru fermentare sub presiune controlată. Din cauza unei presiuni incorecte se poate produce denaturarea mustului, în plus se va modifica procesul normal de fermentare a boabelor mărunţite. Acelaşi lucru se referă şi la supapele mecanice de reglare cu arc a presiunii şi de calibrare.

Aceste şi alte dispozitive vinicole cunoscute pot fi perfecţionate şi prezenta invenţie urmăreşte asemenea scop, care constă în elaborarea unui dispozitiv pentru fermentarea unui produs vegetal în formă de material mărunţit, de preferinţă mustuială, care ar permite instalarea în interiorul căzii de fermentare a presiunii gazelor, formate la fermentare, cu o precizie foarte înaltă.

Un alt scop constă în posibilitatea instalării tendinţelor programate de modificare a presiunii în interiorul căzii pentru fermentare (de exemplu, de vinificare).

Acest scop se realizează cu un dispozitiv pentru fermentarea unui produs vegetal în formă de material mărunţit, de preferinţă mustuială, care constă din:

- prima cadă, în care se conţine materialul mărunţit, şi cada secundă pentru colectarea produselor gazoase, generate la fermentarea materialului mărunţit;

- primul sistem de ţevi, utilizat pentru comunicarea unei părţi din prima cadă, în care se acumulează produsele gazoase, cu cada secundă;

- al doilea sistem de ţevi, utilizat pentru comunicarea căzii secunde cu prima cadă, totodată sistemul este asigurat cu un orificiu de evacuare în interiorul primei căzi;

- primul şi al doilea dispozitiv cu supapă, unit la primul şi, respectiv, al doilea sistem de ţevi, necesare pentru comunicarea selectivă a căzilor în funcţie de starea deschisă/închisă a dispozitivelor menţionate, precum şi dispozitive de reglare, adaptate pentru ajustarea fină a presiunii produselor gazoase, cu o eroare mai mică sau egală cu 0,01 bar conform unei sau mai multor valori programate de către utilizator, în interiorul primei căzi şi al căzii secunde, când acestea comunică, sau în cada secundă, când aceasta este izolată, totodată dispozitivele de reglare conţin: al treilea dispozitiv cu supape, un bloc de prelucrare a informaţiei şi un traductor de presiune pentru detectarea presiunii interne în cadă, care urmează a fi stabilizată, totodată blocul este adaptat pentru citirea datelor identificate de traductor şi pentru reglarea celui de al treilea dispozitiv cu supape pentru a menţine presiunea la nivelul programat.

Conform invenţiei, presiunea în interiorul fiecărei căzi, sau în ambele, poate fi reglată foarte fin (cu o eroare de circa o sutime de bar). În intervalul standard de presiune utilizat (0,15…0,5 bar), oenologul sau, în general, utilizatorul poate ajusta nivelul şi/sau tendinţa de modificare a presiunii de-a lungul timpului, de exemplu, pentru ciclul de pompare şi/sau pentru diferite cicluri succesive.

Toate acestea oferă unui specialist oenolog un potenţial enorm pentru producerea vinului. Cum s-a menţionat anterior, presiunea din vasul de vinificaţie afectează în mod semnificativ calitatea şi tipul vinului produs. Aceste variabile, cum ar fi soiul de struguri, anul recoltei, temperatura şi gradul sau stadiul de fermentare, combinate cu o presiune variabila derivă cu o reţetă unică a vinului obţinut în final.

În plus, dispozitivul, conform invenţiei, este mai bine adaptat pentru un număr mai mare de soiuri de struguri, deoarece le poate prelucra, creând un mediu de fermentare cu un control precis al presiunii. Fiecare soi de struguri necesită parametri proprii specifici de presiune, care variază de la un soi la altul; dispozitivul vinicol, conform invenţiei, este capabil sa ofere un mediu optim şi adaptabil pentru fermentarea vinului.

Astfel, este preferată adaptarea dispozitivelor de reglare pentru o ajustare a presiunii produselor gazoase cu o eroare mai mică sau egală cu 0,01 bar.

Pentru a atinge o asemenea precizie înaltă este preferat ca dispozitivele de ajustare să includă un dispozitiv cu supapă, un bloc de prelucrare a informaţiei, un traductor de presiune pentru a detecta presiunea internă din cadă, care trebuie stabilizată, totodată blocul trebuie să fie adaptat pentru a citi datele afişate de traductor şi a ajusta cel de al treilea dispozitiv cu supapă astfel încât presiunea să se menţină la nivelul programat. În practică se efectuează controlul cu legătură inversă.

În calitate de dispozitiv cu supapă se poate utiliza:

- o singură supapă, montată între prima cadă şi mediul extern sau

- o singură supapă, montată în primul sistem de ţevi între primul dispozitiv cu supapă şi cada secundă;

- două supape, una grosieră şi paralel una mai precisă, amplasate pe prima cadă sau în primul sistem de ţevi.

Sunt preferate supapele de tip deschis/închis, pentru ca blocul de prelucrare a informaţiei să poată permanent deschide şi închide supapa (supapele) suplimentară(e), pentru ca de fiecare dată să se elimine cantităţi mici din excesul de gaz, în conformitate cu presiunea programată.

Multe depind de volumul de gaz, care urmează a fi degazat. Pentru o cadă foarte mare se poate utiliza o supapă, care poate fi mecanică şi nu foarte complicată, deoarece erorile în fluxul de ieşire devin neglijabile, în comparaţie cu volumul de gaz semnificativ mai mare. Şi invers, pentru căzi mai mici este necesară o supapă cu un orificiu de evacuare precisă şi controlabilă, de aceea, de exemplu, paralel cu supapa de siguranţă, utilizată pentru o degazare violentă instantanee, poate fi amplasată o supapă mică electromecanică de deschidere/închidere. În general aceasta corespunde cerinţelor concrete de precizie.

O degazare mai lentă, însă, se poate produce întotdeauna cu o singură supapă, care reglează fin presiunea.

Avantajele invenţiei se explică prin desenele din fig. 1-5, care reprezintă:

- fig. 1-4, dispozitivul vinicol, conform invenţiei, la diferite etape de exploatare;

- fig. 5, o altă variantă a dispozitivului vinicol, conform invenţiei, notat cu 50.

Cada 10 (fig.1) se umple cu must 30 prin metode şi dispozitive cunoscute. Ţeava 14, în mod controlat, prin supapa 24 stabileşte comunicarea părţii superioare a căzii 10 cu partea superioară a căzii secunde 12. Ţeava secundă 18, în mod controlat, prin supapa 16 face posibilă comunicarea fundului căzii 10 cu fundul căzii 12. Orificiul superior de evacuare 20 al căzii 10 este controlat de dispozitivele de reglare a presiunii 22. Iniţial supapa 16 este închisă, pentru a bloca refluxul mustului 30.

După expirarea unei anumite perioade de timp (fig. 2), mustul 30 în cadrul fermentării generează gaz sau produse gazoase 32 (în special CO2) şi formează căciula solidă 34. Supapa 24 este deschisă şi gazul 32 spontan pătrunde în cada 12. Dispozitivele de reglare a presiunii 22 se ajustează pentru a preveni scurgerea gazului 32 din cada 10.

După expirarea perioadei de timp prestabilite, căzile 10, 12 se izolează prin închiderea supapei 24. Gazul 32 se menţine sub presiune în cada 12, în timp ce în cada 10 se produce reducerea presiunii (sau degazarea) prin ţeava 20 la ajustarea dispozitivului de reglare a presiunii 22 astfel încât să se deschidă ţeava 20 (fig. 3).

În sfârşit (fig. 4), supapa 16 se deschide şi gazul 32 în flux spontan curge în mustul 30. Ridicându-se, gazul duce la tulburarea delicată a căciulii 34 şi extracţia prin dizolvare a aromelor şi pigmenţilor ei naturali.

Dispozitivele de reglare a presiunii 22 sunt controlate de blocul electronic (nu se arată), de exemplu, CLP (controler logic programabil), care dirijează toate etapele procesului de vinificaţie. În acest modul pot fi prevăzute interfeţe de program care fac posibilă reglarea în cascadă pentru dispozitivele de reglare a presiunii 22. Graţie controlului efectuat de dispozitivele 22, blocul poate menţine cu precizie în cada 10 orice presiune concretă planificată. În acest scop la bloc este conectat un traductor de presiune (nu se arată), care măsoară presiunea gazului din cada 10.

În calitate de dispozitiv de reglare a presiunii pot fi folosite dispozitivele cu supape, de exemplu cu o singură supapă, montată între prima cadă 10 şi mediul extern, sau cu două supape, una grosieră şi în paralel una mai precisă. Sunt preferate supapele de tip închis/deschis, pentru ca blocul de prelucrare a informaţiei să poată permanent deschide şi închide supapa (supapele) secundară(e), pentru a evacua de fiecare dată o cantitatea nu prea mare de gaz.

Presiunea în interiorul căzii de acumulare a gazului 12 este foarte importantă. În general, o presiune prea înaltă în această cadă are repercusiuni majore asupra calităţii vinului. Evacuarea, în impulsuri sau nu, a gazului 32, menţinut sub presiune, din cada 12 în cada 10 (şi inferior de căciula de boştină), induce o tulburare mai mult sau mai puţin violentă a căciulii, ieşirea mustului pe suprafaţa căciulii şi eliberarea gazelor din bobiţele de struguri. În cazul în care presiunea este foarte înaltă, bobiţele crapă şi se formează o masă mare de sediment (masă păstoasă, suspendată în must).

S-a constatat că fiecare soi de struguri, fără excepţii, şi căciulă de boştină (atât în funcţie de anul recoltării, cât şi de timpul de culegere a soiurilor şi chiar metoda de recoltare a strugurilor, de exemplu, mecanică sau manuală) are presiunea sa optimă de pompare a gazului, care urmează a fi menţinută cu o toleranţă maximă de o sutime de bar (de exemplu, valori cât mai exacte de 0,29 bar sau 0,31 bar).

Se poate înţelege că invenţia chiar şi în acest caz asigură mustului un mediu optim de fermentare.

În fig. 1-4 este prezentată o altă supapă 22b, folosită opţional sau înlocuind supapa 22, plasată pe ţeava 14, astfel că orificiul ei de evacuare să fie orientat în exterior. În particular, când este prezentă supapa 22b, dispozitivul asigură un control mai complex al procesului de vinificaţie. De exemplu, se atrage atenţie asupra cazului în care lipseşte supapa 22 (număr redus de componente).

Cum s-a menţionat anterior, menţinerea gazului în cada 12 se realizează cu supapa 24 deschisă, dar supapa 22b permite de a controla în această etapă presiunea gazului 32 în cada 10, adică există un control asupra presiunii, suportată de mustul 30 şi căciula 34 în timpul fermentării.

Cum s-a mai remarcat, când supapa 24 este închisă, gazul 32 rămâne închis în cada 12, dar acum supapa 22b permite, în caz de necesitate, de a controla presiunea în cada 12. Aceasta face posibilă ajustarea presiunii gazului 32, exercitată asupra mustului 30 şi căciulii 34 în etapa următoare de pompare.

Este clar că în acest caz dispozitivul, conform invenţiei, cu două supape de evacuare asigură un control absolut asupra tuturor indicatorilor cheie de presiune în dispozitivul vinicol.

O variantă mai compactă cu două supape este prezentată în fig. 5. Dispozitivul vinicol 50 pentru un oarecare must 90 constă dintr-un corp extern cilindric 52, împărţit în interior de un perete despărţitor 56 conic în două căzi mai mici sau rezervoare 54, 62 amplasate unul deasupra celuilalt, respectiv, superior şi inferior.

Cada 62 comunică cu mediul extern prin gura de fund 64 şi golul de trapă vertical 72, în jurul căreia este executată cada 54.

Cada superioară 54 poate selectiv să se unească cu golul de trapă 72 prin ţeava 66 şi supapa 70. Pe aceeaşi ţeavă 66 se mai află supapa secundă 68, cu ajutorul căreia se realizează comunicarea între golul de trapă 72 (şi, astfel, cada 62) şi mediul extern pentru degazare (când uşiţa acestuia de închidere 73 este închisă). Pe ţeava 66, între supapa 70 şi cada 54, este instalată o altă supapă 80, electromecanică, de tip deschis/închis, mai mică decât supapa 68 şi de aceea mai sensibilă şi cu o trecere mai limitată a fluxului. Destinaţia ei este reglarea fină a presiunii în interiorul căzilor 62, 54. Cada 54 de asemenea selectiv poate fi conectată cu cada 62 prin ţeava 76 şi supapa 78.

Supapele 70, 68, 78, 80 sunt controlate de blocul electronic 84, de exemplu, CLP, care dirijează toate etapele procedeului de vinificaţie. Acest bloc poate fi asigurat cu traductori de timp, cu interfeţe de program pentru utilizatori şi reglări în cascadă pentru supapele 68, 70, 78, 80 (vezi săgeţile în fig. 5).

Graţie controlului realizat de supapa 80, special proiectată pentru eliberarea în exterior a unor cantităţi mici de gaz (adică, ea eliberează un flux controlabil foarte mic, pentru reglarea sutimilor de bar în cada 62 şi/sau 54), blocul 84 poate menţine presiunea, planificată precis şi concret, în interiorul căzii 62 şi/sau 54. În acest scop la blocul 84 este conectat traductorul de presiune 82, care măsoară presiunea gazului în cada 54.

Dispozitivul vinicol 50 funcţionează în modul descris pentru fig. 1-4, este suficient numai de avut în vedere următoarele conformităţi:

Cada 10 ↔ cada 62

cada 12 ↔ cada 54

supapa 22 ↔ supapa 68

supapa 24 ↔ supapa 70

supapa 16 ↔ supapa 78

ţeava 14 ↔ ţeava 66

ţeava 18 ↔ ţeava 76

supapa 22b ↔ supapa 80.

Principalele etape de funcţionare vor fi repetate succint.

În general, dirijarea corectă a supapelor 70, 68, 78 permite de a acumula în cada 54 produse gazoase de fermentare, pentru ca ulterior să fie evacuate în cada 62, pentru a tulbura căciula 58 de boştină.

(i) Cada 62 se umple cu must 90.

(ii) După o perioada de timp, mustul 90, fermentând, generează eliminarea gazului, formând, totodată, căciula solidă 58. Supapa 70 e deschisă, supapa 68 şi supapa 78 sunt închise. Astfel, gazul curge spontan în cada 54. Supapa 80 se va regla, de exemplu, în cicluri, având un ciclu de lucru potrivit de deschideri scurte alternând cu închidere, pentru a menţine în două căzi 54, 62 o presiune prestabilită, definită de utilizator prin programarea blocului 84. O asemenea presiune poate fi constantă, cu o tendinţă de etalon programată, ce ar corespunde presiunii suportate de mustul 90 şi căciula 58.

(iii) După expirarea perioadei de timp prestabilite, supapa 70 se închide. Gazul rămâne închis sub presiune în cada 54, în timp ce în cada secundă 62 se produce o decompresiune (sau degazare) prin deschiderea supapei 68, care este proiectată pentru a rezista chiar unui flux violent de ieşire. Acum cu supapa 80 presiunea în cada 54 poate fi reglată până la nivelul, care chiar diferă de precedentul (de asemenea prin introducerea în cada 54 a aerului comprimat sau a altor gaze compatibile cu acest proces sau fără introducerea acestora).

(iv) Supapa 78 se deschide şi gazul trece spontan în mustul 30 şi, ridicându-se, interacţionează cu căciula 58, tulburând-o. Deoarece presiunea gazului este reglată până la o valoare precisă, optimă pentru soiurile de struguri prelucrate, interacţiunea cu mustul şi căciula este cea mai eficientă.

Evident că fiecare etapă (i-iv) poate fi automatizată şi/sau programată avantajos cu blocul 84. Aceasta permite de a instala cicluri de tulburare a căciulii 60, periodice sau neperiodice, şi de a experimenta cu diferite modalităţi de degazare a căzii 62. În particular, poate fi identificat cel mai eficient nivel şi/sau tendinţă pentru presiunea din căzile 54, 62 (totodată, nivelele şi tendinţele de asemenea sunt independente unele de altele), ceea ce rezidă cu rezultate optime pentru vinul preparat.

Toate acestea se referă şi la dispozitivul din fig. 1.

1. WO 9845403 A1 1998.10.15

2. WO 206087601 A1 2006.08.24

Claims (10)

1. Dispozitiv pentru fermentarea unui produs vegetal în formă de material mărunţit, de preferinţă mustuială, care conţine: - prima cadă, în care se conţine materialul mărunţit, şi cada secundă pentru colectarea produselor gazoase, generate la fermentarea materialului mărunţit; - primul sistem de ţevi, utilizat pentru comunicarea unei părţi din prima cadă, în care se acumulează produsele gazoase, cu cada secundă; - al doilea sistem de ţevi, utilizat pentru comunicarea căzii secunde cu prima cadă, totodată sistemul este asigurat cu un orificiu de evacuare în interiorul primei căzi; - primul şi al doilea dispozitiv cu supapă, unit la primul şi, respectiv, al doilea sistem de ţevi, necesare pentru comunicarea selectivă a căzilor în funcţie de starea deschisă/închisă a dispozitivelor menţionate, precum şi dispozitive de reglare, adaptate pentru ajustarea fină a presiunii produselor gazoase, cu o eroare mai mică sau egală cu 0,01 bar conform unei sau mai multor valori programate de către utilizator, în interiorul primei căzi şi al căzii secunde, când acestea comunică, sau în cada secundă, când aceasta este izolată, totodată dispozitivele de reglare conţin: al treilea dispozitiv cu supape, un bloc de prelucrare a informaţiei şi un traductor de presiune pentru detectarea presiunii interne în cadă, care urmează a fi stabilizată, totodată blocul este adaptat pentru citirea datelor identificate de traductor şi pentru reglarea celui de al treilea dispozitiv cu supape pentru a menţine presiunea la nivelul programat.

2. Dispozitiv, conform revendicării 1, în care al treilea dispozitiv cu supape include o supapă, instalată pentru evacuarea din prima cadă şi/sau cada secundă a gazului, care urmează a fi stabilizat în raport cu mediul ambiant.

3. Dispozitiv, conform revendicării 2, în care supapa menţionată este instalată în primul sistem de ţevi între primul dispozitiv cu supapă şi cada secundă.

4. Dispozitiv, conform uneia din revendicările 1-3, în care al treilea dispozitiv cu supape include o supapă, instalată cu posibilitatea evacuării gazului din prima cadă în exterior şi destinată degazării instantanee din prima cadă în exterior, şi a doua supapă, conectată în paralel şi adaptată pentru o reglare fină a presiunii în prima cadă şi/sau cada secundă, care urmează a fi stabilizată.

5. Dispozitiv, conform uneia din revendicările 1-4, în care al treilea dispozitiv cu supape reprezintă supape de tip deschis/închis.

6. Dispozitiv, conform uneia din revendicările 1-5, în care traductorul de presiune este instalat cu posibilitatea monitorizării presiunii în cada secundă.

7. Dispozitiv, conform uneia din revendicările 1-6, în care blocul de prelucrare a informaţiei este asigurat cu un dispozitiv de memorie şi este programat şi/sau poate fi programat pentru reglarea prin ajustarea cu al treilea dispozitiv cu supape a presiunii în prima cadă, pentru ca aceasta să fie conformă tendinţei de etalon programate sau stocate în memorie.

8. Dispozitiv, conform uneia din revendicările precedente, care include un corp extern, împărţit în interior de, cel puţin, un perete despărţitor în două rezervoare, care constituie prima cadă şi cada secundă.

9. Dispozitiv, conform revendicării 8, în care prima cadă şi cada secundă sunt amplasate vertical una deasupra celeilalte în interiorul corpului.

10. Dispozitiv, conform revendicărilor 1-3, în care prima cadă şi cada secundă reprezintă două căzi fizic independente, conectate între ele prin primul şi al doilea sistem de ţevi.