MXPA99009096A - Fermentador - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un fermentador que consiste de una tina provista internamente con un elemento interceptador diseñado para retener a las burbujas de gas producidas mediante la fermentación y liberarlas cuando alcanzan un gran tamaño;el elemento interceptador consiste de una superficie inclinada por debajo de la cual las burbujas que se elevan se conectan temporalmente y continúan elevándose mientras fluyen hacia afuera del elemento interceptador lleno de gas;de esta forma, las pequeñas burbujas que se elevan se combinan para formar otras que son más grandes y son capaces de crear fuertes corrientes que remezclan continuamente el orujo flotante y de esta forma hacen posible evitar, o al menos limitar en gran medida, la solidificación de la tapa, manteniéndola en fluido constante.

Description

FERMENTADOR MEMORIA DESCRIPTIVA La presente invención se refiere a un fermentador utilizado particularmente en ia industria vinícola para la vinificación de moho. Varios tipos de fermentadores son conocidos en el sector técnico, dichos fermentadores comprenden esencialmente al menos un recipiente, o tina, con un fondo frustocónico invertido que tiene una abertura para la introducción de líquido que se va a fermentar y un tapón para descargar el líquido fermentado. El líquido que se va a fermentar, en el caso de la vinificación, por ejemplo, la producción de vino a partir de uvas exprimidas, está compuesto de jugo de uva y orujo, consistiendo de partes sólidas de la uva que contienen cascaras, pepitas de uva (semillas presentes en las uvas) y, en algunos casos tallos. El líquido fermentado se llama más adecuadamente moho fermentado o vino. Durante el procedimiento de fermentación, una capa flotante sólida, llamada tapa, se forma en la parte superior de la tina, dicha tapa consiste de varias capas de orujo, en donde la capa más externa usualmente surge ligeramente por arriba del líquido. Por lo tanto, ésta consiste de masa particularmente compacta que se debe romper para evitar la solidez excesiva al final de la fermentación, pero también con el fin de explotar sus características durante el curso de enjuague en el líquido de fermentación. Las cascaras, por ejemplo, contienen substancias que dan color al vino, dicha característica es de particular importancia en el caso de las uvas que liberan a las substancias colorantes extraídas con menos facilidad, tal como la variedad de uva Sangiovese. Con el fin de hacer un uso adecuado de la capa, es importante, por lo tanto, que no se deje flotar en la parte superior del líquido que se va a fermentar, pero, por el contrario, se puede explotar con el fin de mejorar la calidad del vino. Para dicho propósito, existen los contenedores de fermentación conocidos que, durante el curso de la fermentación alcohólica, permiten llevar a cabo el movimiento completo y calibrado del orujo para mejorar la liberación de substancias colorantes y polifenol. Más particularmente, dichos contenedores están equipados con un dispositivo mecánico que tiene tres ejes giratorios controlados con motor provistos con aspas dispuestas en forma de un tornillo abierto y una bomba de repaso diseñada para introducir el orujo en la parte inferior del fermentador. Dicha solución, sin embargo, es extremadamente compleja y costosa. Además, la acción mecánica en la tapa genera una cantidad indeseada de sedimentos que se deposita subsecuentemente en la parte inferior de la tina. Se conocen, además, a los fermentadores provistos con transportadores de tipo de inclinación continua o tornillos dispuestos en la parte superior del fermentador y diseñados para remover mecánicamente parte de la tapa que está colocada en la superficie y reintroducida en el fondo del dispositivo de vinificación o separada definitivamente. Por ultimo, se sabe como activar la tapa utilizando pistones neumáticos para sumergirla en el moho de vino, aunque sólo de manera parcial, con el fin de romperla y reducir la solidez de la misma. Dicha operación, la cual se conoce como "inmersión", se repite dos o tres veces al día y requiere atención particular ya que cada operación de inmersión provoca separaciones en el orujo, incrementando la formación de sedimentos. La inmersión también se puede llevar a cabo mediante la introducción de aire comprimido utilizando solamente pistolas o similares, con el fin de mover y remezclar la tapa. Cuando dicha operación se lleva a cabo manualmente, el personal debe recibir instrucción de antemano acerca de cómo llevar a cabo la operación a la velocidad predeterminada. La introducción de una cantidad excesiva de aire puede resultar en pérdidas substanciales de alcohol o, en algunos casos, favorecer la fermentación acética que transforme el vino en vinagre. Por otro lado, la introducción de muy poco aire reduce innecesariamente el procedimiento de fermentación. Considerando que una tina pueda contener hasta 3000-4000 hl, la importancia y naturaleza delicada de dichas operaciones se puede entender fácilmente. Cualquier error durante la evaluación de las operaciones de inmersión puede resultar en la pérdida de una cantidad considerable de vino.

Todas las soluciones del tipo conocido ilustrado anteriormente tienen en común el hecho de que actúan mecánicamente en la tapa, y además después de que esta ultima se ha formado y alcanzado una cierta solidez. Además, la acción mecánica en la tapa promueve la desintegración del orujo causando que la cantidad de sedimentos producidos se incremente en una forma ¡ndeseada. Como se sabe, dichos sedimentos pueden dar lugar a sabores indeseados y requieren otras operaciones para la limpieza subsecuente del vino. Existe además otra solución que, en el caso de las grandes tinas que pueden dificultar las operaciones de inmersión, realiza el repaso llevado a cabo utilizando varios dispositivos, cuyo objetivo final es transportar en la tapa, en la forma de una aspersión, ei moho contenido en la tina. Dicha solución, aunque es simple de implementar y se utiliza ampliamente, no permite la remezcla completa de todo el orujo aunque se forman las trayectorias preferidas con las que el vino fluye dentro de la tapa. Dicha solución también requiere, para la aplicación de la misma, la presencia de bombas y tuberías que la hacen costosa y la someten a interrupciones debido a cualquier falla o mal funcionamiento. Por lo tanto, el objeto de la presente invención es superar dichos inconvenientes de los dispositivos del tipo conocido mediante la provisión de un fermentador, el cual no requiere dispositivos mecánicos controlados por motor para mover el orujo.

Otro objeto es el mejoramiento de la explotación del orujo, mediante la reducción al mismo tiempo del número de operaciones requeridas de otra forma para lo anterior. Además, un objeto de la presente invención es reducir el número de dispositivos mecánicos presentes en los fermentadores con el fin de reducir los costos de fabricación y de funcionamiento. De esta forma es posible además reducir el número de fallas que pueden surgir durante las etapas de fermentación. Finalmente, otro objeto es simplificar el uso del fermentador. Estos y otros objetos se logran por un fermentador como se describe en las reivindicaciones siguientes. Más particularmente el fermentador en cuestión se provee con un elemento interceptador diseñado para retener las burbujas de gas producidas por la fermentación y liberarlas cuando éstas han alcanzado un tamaño mayor. El elemento interceptador consiste de una superficie inclinada por debajo de la cual las burbujas emergentes se acumulan temporalmente. Dichas burbujas entonces continúan elevándose tan pronto como fluyen hacia afuera del elemento interceptador lleno de gas. De esta forma, las pequeñas burbujas que se elevan se combinan para formar otras burbujas más grandes que son capaces de crear fuertes corrientes que remezclan continuamente el orujo flotante y de esta forma pueden evitar, o al menos limitar en gran medida, la solidificación de la tapa. De esta forma, los dispositivos mecánicos diseñados para actuar en la tapa ya no son necesarios debido a que esta ultima ya no esta formada o, aun si se forma, no se solidifica. Una vez que ha terminado la fermentación, el orujo se puede remover de la tina mediante la simple activación de la compuerta del fondo pretendida también para la remoción de los sedimentos, o más simplemente, se puede permitir que fluya a través de una tubería localizada cerca del elemento interceptador. Otras características y ventajas de la presente invención surgirán más claramente de la descripción detallada siguiente de una modalidad preferida, ¡lustrada puramente a manera de ejemplo no limitante, en los dibujos anexos en los que: La figura 1 muestra una vista esquemática de un fermentador de acuerdo con la siguiente invención; La figura 2 muestra una variante construccional en el elemento interceptador de acuerdo con la figura 1 ; La figura 3 muestra otra variación del elemento interceptador de acuerdo con la figura 1 ; La figura 4 muestra una vista en planta simplificada del elemento interceptador de acuerdo con la figura 1 ; Las figuras 5 y 6 muestran una vista en planta simplificada de dos modalidades diferentes del elemento interceptador de acuerdo con ia figura 2; La figura 7 muestra una tercera variante construccional del elemento interceptador. Con referencia particular a la figura 1 anexa, 1 denota a un fermentador en su totalidad. El fermentador 1 comprende en particular una tina 2 con un fondo 8, conteniendo una solución 3 que se va a fermentar consistiendo en el ejemplo ilustrado en la presente de vino, moho, orujo y cualquier aditivo químico, levaduras o similares. La tina 2 tiene, además, una abertura 4 para la introducción de la solución que se va a fermentar 3, llamada uva exprimida, y una abertura 5 para la remoción de una solución fermentada 6, llamada vino.

Evidentemente, la introducción de la uva exprimida también se puede llevar a cabo mediante su suministro directo a través de una abertura superior 33 de la tina 2. La tina 2 tiene de preferencia un fondo frustocónico invertido para facilitar la extracción, al final de la fermentación, del residuo sólido, llamado sedimento, orujo 10 y semillas de uva 34. En la región de dicho fondo 8 se dispone una compuerta de descarga 25 a través de la cual es posible llegar al fondo 8 no solamente para la remoción de los sedimentos 30 y el orujo 10 sino también, si es necesario, con el fin de facilitar el acceso dentro de la tina 2 para las operaciones de mantenimiento y limpieza. La tina 2 comprende internamente un dispositivo para acumular el gas de fermentación o elemento interceptador 7 que se extiende desde las paredes 35 hacia el interior de la tina 2 y que se fija de manera firme a dichas paredes internas 35 de la tina 2. El elemento interceptador 7 se forma para formar entre las paredes 35 de la tina 2 y la parte interior del elemento interceptador 7 una superficie inclinada que es capaz de capturar pequeñas burbujas de gas 11 formadas por la fermentación. La superficie en cuestión, en el ejemplo ilustrado en la figura 1, consiste de una superficie frustocónica invertida 14, cuyo borde externo se fija firmemente a la superficie externa de la tina circular 2. Obviamente, si se desea aplicar el elemento interceptador a las tinas con una sección transversal no circular, por ejemplo cuadrada, el elemento ¡nterceptador debe tener una superficie adecuada para dicho propósito, es decir, por ejemplo, una superficie en la forma de una pirámide truncada. Una abertura 20 que no se ocupa por el elemento interceptador 7 permanece por lo tanto abierta en la zona central de la tina 2. A través de dicha abertura, las pequeñas burbujas de gas 11 pueden surgir sin interceptarse por la acumulación de gas el elemento interceptador 7. Las pequeñas burbujas 11 que surgen en el área perimetral de la tina 2 se interceptan por una cámara 27 que se abre hacia la parte inferior y se forman por la superficie inclinada provista entre las paredes laterales de la tina 2 de la superficie ¡nferior del elemento interceptador 7. Las pequeñas burbujas 11 , las cuales se acumulan en la cámara 27, gradualmente llenan el volumen libre hasta que forman una o más burbujas grandes 36 que, subsecuentemente, libera a las burbujas de gran tamaño 12 una por una generadas por la burbuja 36 que, después de superar el volumen libre de la cámara 27, fluye hacia afuera desde sus bordes internos, en la zona de la abertura 20. De esta forma, las pequeñas burbujas 11 forman, durante su movimiento de elevación hacia la superficie, burbujas de tamaño más grande que son capaces de mover continuamente una tapa 10 formada por el orujo contenido en la tina 2. La tapa 10 por lo tanto se ventila continuamente desde el fondo (por el dióxido de carbono de las burbujas 12) y ia parte inferior de la misma, en contacto con la superficie del moho de vino 6, se remezcla y se sumerge de nuevo en el moho de vino 6, favoreciendo la liberación de substancias, incluyendo a las substancias colorantes, contenidas en la tapa . La liberación afecta a la superficie total de la tapa 10 aunque la mezcla continua de la misma evita que esta última se solidifique. Aunque la tapa 10 normalmente no alcanza el estado solidificado, la remoción de la misma, una vez que la fermentación se ha terminado, se puede llevar acabo mediante la operación simpie de la compuerta de descarga 25, similar a la operación llevada a cabo por los sedimentos 30 y las semillas de uva 34. Debido a la acción de las burbujas de gran tamaño 12 durante su movimiento de elevación en el moho de vino 6, también se promueve la remezcla del líquido de fermentación 3. Con el fin de influir externamente a la fermentación, es posible conectar, mediante tuberías 28 o similares, a la cámara 27 a la parte de la tina 2 que se localiza por arriba del elemento ¡nterceptador 7. Dichas tuberías, las cuales se proveen con sistemas de cierre controlables 29, se pueden usar, no solamente para la descarga rápida del gas contenido dentro de la cámara 27, sino también para suministrar otro gas desde el exterior, por ejemplo aire, con el fin de promover la fermentación. Además, aunque la zona de la tapa 10 localizada por arriba del elemento interceptador podría afectarse sólo ligeramente por la acción de remezcia debido a las burbujas de gran tamaño 12, la posibilidad de liberación dentro de dichas zonas de una parte o todos los contenidos de la cámara 27, permite una acción de remezcla óptima para obtenerse en dichas zonas de igual manera. Mediante la conexión de la cámara 27 a la parte de la tina 2 que se localiza por arriba del elemento ¡nterceptador 7, la remezcla se acentúa debido al efecto de expansión de las burbujas de gas que se dilatan aunque la presión P2 en la parte de la tina que se localiza por arriba del elemento ¡nterceptador es ¡nferior a la presión Pi presente en la cámara 27. Con la ayuda de las tuberías 28 o tapas simples 16, también es posible conectar dos o más fermentadores con el fin de utilizar, por ejemplo, el gas en exceso producido en uno de estos fermentadores para suministrar a otros fermentadores en el mismo. Dicha operación tiene la gran ventaja de que no introduce aire dentro de las tinas con el fin de mover la tapa; el aire, de hecho, incluye no solamente a la formación de la tapa, sino también a la oxidación del moho.

La figura 2 muestra una variante construccional del elemento interceptador 7. De acuerdo con dicha variante, dos elementos interceptadores 7 y T se disponen en cascada, de tal manera que las burbujas 12 de tamaño más grande producidas por el elemento ¡nterceptador 7 suministran al elemento interceptador T localizado por arriba de éste. De esta forma es posible mejorar el efecto de generación de burbuja dentro de las tinas grandes 12. El elemento interceptador aplicado al fermentador de acuerdo con la figura 2 es claramente visible en las figuras 5 y 6. Estas consisten esencialmente de elementos interceptadores en la forma de un semicírculo o media luna. La figura 3 muestra, finalmente, una otra variante construccional del elemento interceptador 7. Esta comprende una zona periférica frustocónica 21 delimitada centralmente por una zona cilindrica 22. Una abertura anular controlable 23 que comprende un toroide infiable 24 se provee entre las dos superficies. Mediante la modificación de la presión de inflación del toroide 24 es posible ajustar el tamaño de la abertura 23 en una forma extremadamente simple y económica. La figura 3 también muestra un medio de descarga 37 que permite que el vino 6 y el orujo fluyan hacia afuera mediante gravedad, una vez que ha terminado la fermentación. Dicha configuración permite la extracción del orujo sin la ayuda de bombas, tornillos y similares con el fin de transferir el orujo a las presiones de terminación (no mostradas). Dichas bombas auxiliares, además de incrementar los costos de compra y funcionamiento, también tienen serios inconvenientes en fragmentar además el orujo con consecuencias negativas con respecto a la calidad del vino. De hecho, es bien conocido que cada operación mecánica llevada a cabo en el producto provoca una reducción en la calidad del vino obtenido. Por lo tanto, la posibilidad de no extraer el orujo desde ei fondo de la tina, como normalmente sucede, sino desde una altura intermedia suficiente para provocar que fluya hacia afuera directamente a las presiones de terminación, es por lo tanto extremadamente ventajoso en lo que respecta a costos y en lo que respecta a la calidad del vino que se puede obtener. La zona ideal para colocar el extremo de entrada del medio de descarga 37 se sitúa en la región de la abertura 20 aunque, a esta altura, mediante la acción de remezcla continua debido a las grandes burbujas de reversión 12, el orujo, aunque flota en el vino, se remezcla continuamente y por lo tanto mantiene al fluido mediante líquido de elevación. La descarga del orujo por lo tanto se asegura y facilita por la fluidez que es posible mantener y que es mayor precisamente en la región de la abertura 20. Alternativamente, es posible proveer una abertura de descarga de tamaño amplio directamente en las paredes laterales de la tina, a la altura del elemento interceptador, ligeramente por arriba de éste. Dicha solución tiene la ventaja construccional de que no requiere la instalación de un tubo dentro de la tina.

En el caso del elemento ¡nterceptador de acuerdo con la figura 2, la abertura se ordena ventajosamente en el lado opuesto al cual se fija el elemento interceptador 7, de manera que la acción del gas contenido en la cámara puede actuar mediante el empuje de la tapa en la dirección de la abertura de descarga, por lo tanto facilitando además la operación de extracción. Evidentemente es posible aplicar en la abertura 20 de la modalidad de acuerdo con la figura 1 un dispositivo adecuado que pueda variar el tamaño de la abertura 20 conforme se requiera. Dicho dispositivo, podría, en ei ejemplo de la figura 1 , ser una extensión de la superficie frustocónica en la dirección de su vértice imaginario, incrementado de esta forma el volumen del gas recolectado en la cámara 27 o podría, más simplemente, variar exclusivamente la sección transversal de la abertura sin incrementar el volumen de la cámara 27. Este consistiría por lo tanto, en el segundo caso, de un dispositivo que podría extenderse horizontal mente o hacia arriba, como resultado de lo cual, además de la variación del tamaño de la zona de influencia de las burbujas de gran tamaño 12 en la tapa 10, también sería posible variar la generación de las burbujas grandes 12 para ser capaces de influir, durante el uso, al tamaño de las mismas. La figura 7 ilustra además una variante construccional que comprende un elemento ¡nterceptador frustocónico invertido, similar al elemento ¡nterceptador de la figura 1 , el cual termina en el fondo en un tubo con un eje substancialmente vertical 40, formando de esta manera un elemento interceptador en la forma de un túnel que permite que se atrape una cantidad considerable de gas. También en este caso, es posible aplicar un medio de descarga que preferiblemente se incline hacia abajo, para permitir que el moho 6 fluya hacia afuera. La solución ¡lustrada permite por lo tanto que se evite o al menos limite la formación de una tapa sólida o también permite que se remezcle continuamente la tapa con ei moho de vino de fermentación y extracto del orujo sin la ayuda de bombas o similares. Esta última característica es extremadamente importante debido a que permite también limitar los costos de provisión de plantas conectadas al fermentador. Como resultado de la presente invención, por lo tanto es posible proveer fermentadores que tienen un diseño simple pero efectivo y el cual, además de ser extremadamente económicos, se compara con los fermentadores del tipo conocido, y no requieren mantenimiento complejo o costoso. La invención logra de esta forma los objetos preestablecidos.

Evidentemente, la invención concebida de esta forma se puede someter a numerosas modificaciones y variantes, las cuales se encuentran dentro del alcance de la ¡dea inventiva que las caracteriza. En particular es posible utilizar el fermentador de acuerdo con la presente invención, no solamente para ia producción de vino, sino también para la transformación de otras substancias fermentables, tales como por ejemplo, manzanas o similares.

Claims (17)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un fermentador que comprende: una tina (2) adecuada para contener una solución que va a fermentarse (3); al menos una abertura (4, 33) para introducir una solución que va a fermentarse (3); una abertura (5, 25) para remover ia solución fermentada (6); caracterizado porque también comprende al menos una cámara (27) abierta hacia ei fondo (8) de la tina (2) para acumular el gas de fermentación (7), la cámara (27) colocada entre el fondo (8) de la tina (2) y una superficie libre (9) de liquido fermentado (3) y diseñada para interceptar temporalmente las pequeñas burbujas de gas (11 ) generadas mediante la fermentación, para formar y subsecuentemente liberar burbujas de gran tamaño (12).

2.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicha cámara (27) para acumular el gas de fermentación (7) se coloca dentro de la tina (2).

3.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la cámara (27) para acumular el gas de fermentación (7) comprende al menos una superficie inclinada (13), que es capaz de interceptar y acumular pequeñas burbujas de gas (11) debajo de ésta y liberar, como resultado del sobreflujo, dichas burbujas de gran tamaño (12) tan rápido como la cámara (27) se llene de gas.

4.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque dicha superficie indinada (13) comprende una superficie inclinada (14) fijada firmemente a ia pared interna (35) de la tina (2).

5.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque dicha cámara (27) está conectada a la parte exterior de la tina (2) por medio de los primeros medios de comunicación controlables (16), para ser capaz de actuar desde el exterior de la tina (2) sobre el gas atrapado, conforme se requiera, provocando que el gas fluya hacia adentro o hacia afuera desde el exterior de la tina (2).

6.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque la superficie inclinada (13) comprende una superficie frustocónica (14) fijada de manera firme a la pared interna (35) de la tina (2).

7.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque la superficie inclinada (13) comprende medios de cierre móviles diseñados para cambiar el tamaño de una abertura (20) de la tina (2) que no se encuentra ocupada por la superficie inclinada (13).

8.- Un fermentador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque comprende al menos una segunda cámara (27) más elevada que la primera cámara (27), de manera que las burbujas de gran tamaño (12) producidas por la primera cámara (27) que se eleva son al menos en parte interceptadas por dicha segunda cámara (27).

9.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque comprende segundos medios de conexión controlables (19) adecuados para conectar la cámara (20) a la parte de la tina (2) localizada por arriba.

10.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque dicha superficie inclinada (13) comprende un elemento periférico frustocónico (21) con el vértice dirigido hacia arriba, delimitado centralmente por un elemento cilindrico (22), una abertura pasante anular controlable (23) provista entre las dos superficies.

11.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque dicha abertura anular controlable (23) comprende un toroide inflable (24) para modificar el tamaño de la abertura (23).

12.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque la tina (2) comprende, en la región de dicha cámara de acumulación de gas (27), medios de descarga (37) para permitir que parte de la solución fermentada (6) fluya hacia afuera junto con el orujo de la tapa (10).

13.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el orujo de la tapa (10) fluye hacia afuera mediante medios de gravedad.

14.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la entrada de dicho medio de descarga (37) está colocada en la región de una abertura (20) de la cámara de acumulación de gas (27).

15.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque dicho medio de descarga comprende una tubería (37).

16.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el medio de descarga (37) comprende una abertura localizada sobre las paredes laterales de la tina a la altura de la cámara de acumulación de gas (27).

17.- El fermentador de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque dicha superficie inclinada (13) converge centralmente en un tubo (40) que se extiende hacia abajo.