Традиционная тепловая обработка при относительно высокой температуре и в течение продолжительного времени обеспечивает высокую стерильность продукта, но и приводит к разрушению экстрактивных, ароматических соединений и витаминов, что в значительной степени влияет на качество. Поэтому наиболее предпочтительным является процесс пастеризации, позволяющий без снижения уровня стерилизации, понизить температуру и уменьшить время выдержки. Одним из таких процессов является пастеризация с использованием инфракрасного (ИК) нагрева.
Учитывая специфику производства вин, предприятием ЭКОМАШ разработаны и успешно внедрены в производство автоматизированные проточные пастеризаторы, которые делятся на две группы в зависимости от применяемого теплоносителя: с инфракрасным нагревом и с традиционным паровым нагревом.
ПАСТЕРИЗАЦИОННО-ОХЛАДИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ С ИНФРАКРАСНЫМ НАГРЕВОМ.
Отличительной особенностью этих пастеризаторов (Рис. 1) является то, что они полностью автономны и независимы от внешних теплоносителей, за исключением электроэнергии. Модельный ряд установок включает в себя пастеризаторы производительностью от 1000 до 3000 л/час.
Блоком пастеризации в установках А1-ОПЭ является секция ИК нагрева, состоящая из кварцевых труб и нагревательных элементов, выполненных из нихромовой проволоки. Кроме нихрома, в качестве нагревательного элемента, используется также войлочнографитовый шнур, что позволяет изготавливать нагреватели с узким спектром ИК излучения, ориентированным на конкретный продукт. Возможно, также использование в качестве нагревателей ТЭНов из пищевой нержавеющей стали.
Все элементы электрических нагревателей защищены термоизоляционными материалами и выделены в отдельный блок, защищенный от механических повреждений.
Применение данных пастеризаторов позволяет снизить температуру пастеризации и уменьшить время выдержки без снижения степени стерилизации продукта. Данный эффект достигается за счёт того, что нихромовая нить накаливания и войлочнографитовый шнур излучают короткие электромагнитные волны в инфракрасном (ИК) диапазоне (длина волны излучения нихрома от 400 нанометров до 400 х 10^(3) нанометров), а трубки, изготовленные из особого кварцевого стекла позволяют ему равномерно и без потерь проникать вглубь продукта. Вследствие этого, традиционный эффект теплового воздействия, при котором идет процесс пастеризации, усиливается дополнительно инфракрасным излучением, обеспечивающим полное обеззараживание продукта.
Более сильное бактерицидное действие ИК излучения по сравнению с традиционной тепловой обработкой объясняется тем, что при использовании ИК нагрева тепло к микроорганизмам подводится не только извне, но и генерируется внутри самих микроорганизмов, вызывая, кроме того, поляризацию их структуры. Под воздействием этих двух факторов (развитие «внутреннего тепла» и поляризации) микроорганизмы погибают гораздо быстрее. Процесс пастеризации в секции ИК нагрева проходит в течение 2-5 секунд при заданной температуре. При этом экстрактивные, фенольные и ароматические соединения и витамины разрушаются гораздо в меньшей степени.
Ещё одним преимуществом ИК нагрева является то, что воздействие на продукт происходит равномерно, так как излучение проникает вглубь одновременно по всему объёму.
Благодаря мгновенному воздействию излучения с высокой плотностью потока энергии, создаются необходимые условия для ликвидации токсичной и балластной микрофлоры, что обеспечивает повышенную по сравнению с другими методами сохранность продукта. При этом предохраняются от разрушения полезные биологические структуры. Гарантируется продление срока хранения биологических объектов, без потери физиологических качеств, содержащихся в них веществ.
При пастеризации соков сохраняется повышенное, по сравнению с обычными методами пастеризации, содержание экстрактивных, фенольных и ароматических соединений.
Креплёные виноматериалы и вина после обработки ИК излучением в большей степени обогащены почти всеми витаминами группы В. ИК излучение влияет и на кислотный состав: количество винной и фумаровой кислот меньше, а количество янтарной кислоты больше, чем при обычных методах пастеризации, что придает продукту более темную и глубокую окраску. Кроме этого снижается содержание высших спиртов и эфиров. Всё это благотворно влияет на органолептические свойства виноматериалов и вина.
Кроме этого, наряду со значительным сокращением времени пастеризации, с очень короткими периодами нагревания и охлаждения, установки с ИК нагревом имеют и такие преимущества, как высокий КПД преобразования электрической энергии в тепловую, возможность полной автоматизации процесса, снижение трудовых затрат и расхода электроэнергии в среднем на 20-40%, улучшение санитарно-гигиенических условий труда.
Применение установок с ИК нагревом позволяет отказаться от энергоёмкого оборудования, потребляющего воду, пар, используемых в паровых пастеризационных установках.
Процесс пастеризации в данных установках полностью автоматизирован, оператор только задает режимы, а пульт управления с помощью современных систем перераспределяет поток продукта, контролирует параметры и архивирует получаемые значения. Работоспособность и надежность систем управления гарантируется применением современной электроавтоматики. Указанные пастеризаторы можно также использовать для искусственного старения вин, ликёров и коньяка. Процесс старения включает в себя обработку вина ИК излучением в течение 2-4 мин. при температуре 55-60^(o)С, охлаждение, осветление и фильтрацию. Уже через несколько дней после обработки выявляются признаки старения вина: уменьшается содержание летучих кислот, фосфатов и винного камня, улучшается вкусовой букет вина. Таким же способом подвергают искусственному старению ликёры.
Данная технология инфракрасной пастеризации на протяжении многих лет широко используется при производстве вин во Франции, Италии и Испании.
Помимо установок с ИК нагревом для пастеризации соков, виноматериалов и вин, предприятие «ЭКОМАШ» так же выпускает пластинчатые пастеризационно-охладительные установки с паровым нагревом.
ПАСТЕРИЗАЦИОННО-ОХЛАДИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ С ПАРОВЫМ НАГРЕВОМ
Эти установки монтируются непосредственно перед линией розлива, и имеют свои особенности.
При производстве вин с «холодным» розливом, применяется пастеризационно-охладительная установка базового исполнения (Рис. 2), включающая в свой состав один трёх-секционный теплообменный аппарат и один блок парового нагрева.
При необходимости совмещения режимов «холодного» и «горячего розлива, применяется универсальная пастеризационно-охладительная установка (Рис. 3).
В состав такой установки входят следующие основные модули:
- трёх-секционный теплообменный аппарат;
- охладитель;
- два контура парового нагрева воды;
- выдерживатель;
- насос продукта и два насоса подачи горячей воды;
- уравнительный бак (для приёма продукта);
- комплект запорной и соединительной арматуры;
- система управления.
Оба типа паровых пастеризационно-охладительных установок, изготавливаются в широкой гамме, в зависимости от конкретных требований Заказчика. При этом учитываются такие основные критерии как производительность по продукту, требуемые технологией температурные режимы обработки, временные параметры выдержки продукта, состав и функциональные возможности электроавтоматики.
Теплообменные аппараты собраны из пластин фирмы FUNKE производства Германии. Пластины изготовлены из нержавеющей стали марки AISI 316 (06Х17Н13М2), с учётом требований по коррозионной стойкости, сроку эксплуатации, устойчивости к давлению и возможности очистки. Коэффициент теплопередачи в 3-4 раза больше чем в теплообменниках на базе отечественных пластин, это позволяет уменьшить поверхность теплообмена и, как следствие, снизить вес и габаритные размеры аппарата и соответственно его стоимость.
Эффективный теплообмен обеспечивается благодаря специальному гофрированному профилю проточной части пластины, который образует трёхмерные турбулентные потоки. При этом минимизируется вероятность отложения загрязнений на поверхности пластин.
В целях безопасности, уплотнение имеет кант утечки, и в случае разгерметизации одного из уплотнений, среда будет вытекать наружу, не смешиваясь с другой средой.
В качестве материалов уплотнений, в соответствии с требованиями по вину, применяется уплотнение EPDM (этилен-пропилен-каучук). Специальная геометрическая форма уплотнений, кроме функции разделения сред, центрируют пакет пластин. Уплотнения фиксируются специальными клипсами только в одном направлении, что значительно облегчает сборку пластин.
Пастеризаторы работают под управлением пульта, как в ручном, так и в автоматическом режимах.
Пульт управления обеспечивает выполнение следующих функций:
- задание параметров технологического процесса;
- поддержание в автоматическом режиме и индикация параметров технологического процесса, режимов работы установки и состояния исполнительных механизмов;
- возврат продукта в автоматическом режиме в уравнительный бак в случае нарушения технологического процесса, возврат продукта с охлаждением в автоматическом режиме в напорный чан или в уравнительный бак в случае остановки линии розлива;
- автоматическое поддержание уровня продукта в уравнительном баке;
- поддержание температуры горячей воды в автоматическом режиме;
- ручное управление производительностью установки для её синхронизации с производительностью линии розлива, ручное управление клапанами и насосами;
- мойка установки с возможностью ручного управления клапаном розлива и возврата.
Возможно подключение системы управления к персональному компьютеру, что позволяет осуществлять дистанционный контроль за процессом пастеризации, а так же регистрировать и архивировать текущие параметры технологического процесса, формировать в автоматическом режиме отчетные и нормативные документы.