PROIECTPRESA DE VINIFICATIE CU DOI MELCI IN PARALEL DIN INDUSTRIA VIEI SI VINULUI

Cap.1. PROIECTAREA TEHNOLOGIC A UTILAJULUI1.NOIUNI GENERALE LEGATE DE TEHNOLOGIE1.1.DESTINAIA MAINII SAU UTILAJULUI PROIECTAT

Pentru producerea vinurilor de diverse caliti, strugurii sunt supui unui ansamblu de operaii tehnologice desfurate n flux continuu sau discontinuu. Utilajele i instalaiile utilizate sunt dispuse n succesiune ntr-o anumit ordine, realiznd aa numitele "linii tehnologice de prelucrare a strugurilor". Exist dou tehnologii de baz care iau n discuie materia prim prelucrat, precum i operaiile la care sunt supui strugurii pentru transformarea tor n must i ulterior n vin: -de producere a vinurilor albe (vinificaia n alb); -de producere a vinurilor roii (vinificaia n rou). Derivnd din acestea, mai pot exista i alte tehnologii de producere a vinurilor aromate, spumante etc

1.2.CONSTRUCIA PRESEI

Fig.1.Presa cu doi melci n paralel 1-batiul presei;2-supori verticali;3-coul presei;4-plnia de alimentare;5-lagrele melcilor;6-dispozitiv de ungere;7-motor electric de acionare;8-reductor;9-transmisie prin curele trapezoidale;10-capac cu contragreuti de reglare a presiunii

Schema de principiu prezentat n fig.1. Corpul presei (1) este realizat n varianta turnat n dou scuturi de direcionare, plas de cornier. Suporii de sprijin (2) sunt realizai n construcie sudat din profile laminate. Cu ajutorul lagrelor cu rulmeni, pe aceti supori de sprijin sunt fixate capetele arborilor (5) pe care sunt montai cei doi melci de presare, cu axele geometrice paralele. Buncrul (3) al presei este confecionat din tabl de oel inoxidabil, iar n interiorul su este dispus tamburul realizat dintr-un cilindru perforat (din tabl de oel inoxidabil) de construcie special. Reglarea presiunii n interiorul presei se realizeaz prin intermediul a doi cilindri hidraulici (6) solidarizai cu capetele de arbori. Micarea de rotaie a celor doi arbori este realizat prin intermediul unei transmisii mecanice ce cuprinde motorul electric de acionare (7), reductorul de turaie (8) i transmisia cu curele trapezoidale (9). Alimentarea mainii cu materie prim se realizeaz continuu prin intermediul gurii de alimentare (4).

1.3. DEFINIREA FLUXULUI TEHNOLOGIC DIN CARE FACE PARTE PRESA 1.3.1. TEHNOLOGIA DE PRELUCRARE A VINURILOR ALBE Vinurile albe se pot obine din struguri albi, rozi sau negri, dup o tehnologie specific i variat (figura 2). Culesul i transportul strugurilor trebuie s se fac astfel nct s se evite spargerea acestora. Folosirea S02-ului nu nltur ci accentueaz extracia unor compui din pieli. Se impune ca strugurii s ajung ct mai ntregi la centrul de vinificaie i s fie rapid prelucrai. Recepia cantitativ se realizeaz de obicei prin metode clasice - cntrire pe pod-bascul, dar mai ales cu ajutorul benei basculante. Recepia calitativ vizeaz coninutul de glucide i se realizeaz cu instrumente clasice (refractometre sau densimetre), ori moderne (refractometrul electronic). Zdrobirea i desciorchinarea sunt operaii obligatorii. E necesar o reducere la minim a duratei de contact a mustului cu prile solide ale boabelor i ciorchinilor. Trebuie evitat o zdrobire prea puternic pentru a se evita mrunirea pielielor i spargerea seminelor boabelor de struguri.

Sulfitarea mustuielii e necesar pentru protecia antioxidant, dar i pentru protecia antimicrobian. Cel mai adesea se realizeaz o sulfitare n flux continuu cu o pomp dozatoare care deboteaz anhidrida sulfurat n conducta de refulare a mustuielii. n funcie de starea de sntate a materiei prime/ se pot aptica doze cuprinse ntre 5 il5 g la hectolitru. Separarea mustului rvac se poate realiza n dou metode: statice i dinamice. Metodele statice prezint dezavantajul unei durate mari i a unui contact prelungit cu aerul/ motiv pentru care sunt utilizate mai rar. Necesar protejarea mpotriva oxidrilor. Presarea constituie operaia determinant att din punct de vedere al randamentului n must, dar i din punct de vedere al consecinelor ce le prezint asupra calitii produselor obinute. Operaia este greoaie, trebuie executat rapid i sub protecie de dioxid de sulf. Pentru vinurile de calitate superioar se recomand folosirea preselor discontinue, cele continue fiind destinate prelucrrii vinurilor de consum curent. Asamblarea ia n discuie omogenizarea diverselor fraciuni de must. De obicei se amestec mustul ravac cu cel de la presarea discontinu sau cu cel de la tuurile 1 i 11 de la presele continue. Operaia de asamblare se realizeaz nainte sau dup limpezire, iar n unele cazuri chiar dup fermentare.

Limpezirea mustului i separarea burbei sunt operaii ce favorizeaz stabilitatea vinurilor. Cel mai utilizat procedeu este limpezirea cu bioxid de sulf asociat uneori cu bentonit. La musturile obinute din recolte sntoase durata operaiei nu trebuie s depeasc 6-12 ore. Ameliorarea (corecia) compoziiei mustului se poate aplica atunci cnd strugurii au o constituent deficitar n unii componeni i se dorete obinerea unor vinuri cu caracteristici corespunztoare. Corecia nu trebuie s fie folosit drept o modalitate de ridicare a unor vinuri la o treapt de calitate superioar. Se execut numai cu aprobarea forului tutelar i nu se admit dect 30 g/l zahr i max. 1,5 g/l acid tartric.

Fig.2. Tehnologia de prelucrare a vinurilor albe pe operaii

Fermentarea musturilor reprezint un proces complex cu implicaii directe asupra calitii produsului finit, fiind condiionat de foarte muli factori. Operaia se execut n vase de natur i mrimi diferite, cele mai indicate fiind vasele de lemn, nu prea mari, care s asigure o temperatur optim de fermentare, n scopul obinerii unor vinuri plcute i stabile.n condiii industriale se utilizeaz schimbtoare de cldur care permit reglarea temperaturilor n limitele dorite. Folosirea drojdiilor selecionate faciliteaz declanarea i desvrirea fermentaiei alcoolice.

Tragerea vinului de pe drojdie (pritocitul) are ca scop separarea fazei lichide (vinul limpezit) de depozit (drojdii) i alte depuneri i trebuie efectuat n strns legtur cu caracteristicile materiei prime i ale vinului nou.

Fig.3. Tehnologia de fabricare a vinurilor albe pe utilaje 1- cntar automat cu dubl cntrire; 2-buncr cu transportor elicoidal; 3-transportor cu band pentru ciorchini; 4-zdrobitor desciorchintor; 5-electromotor; 6-dozator de SO2; 7-scurgtor; 8pres continu; 9-band transportoare ptr. tescovin; 10-dozator de SO2; 11-cistern ptr. limpezire; 12,13,14-cisterne termostatate ptr. fermentarea vinului asamblat;15-budan de depozitare

Dup cum rezult din figura 2, produsele finale ale unei astfel de tehnologii sunt: vinul nou, vinul de consum curent, vinul pentru industrializare, drojdia i CO2. Tehnologia descris se refer la prepararea vinului alb clasic. Pentru prepararea altor tipuri de vinuri albe seci exist i alte variante, moderne, unde aproape toate operaiile sunt continui. Tehnologia poate fi reprezentat i pe utilaje, aa cum se arat n figura 3

1.3.2. TEHNOLOGIA DE FABRICAIE A VINURILOR ROII La prepararea vinurilor roii au loc cam aceleai fenomene de baz ca i la vinificaia n alb, condiionate de aceiai factori fizici, chimici i microbiologici. Deosebirile care apar sunt cauzate de operaia specific vinificaiei n rou, operaie numit "macerareafermentarea". Ca i n cazul vinificaiei n alb, la vinificaia n rou exist mai multe variante tehnologice, determinate n principal de modalitatea de extragere a compuilor fenolici din prile solide ale bobului. Procedeul cel mai des ntlnit este cel clasic de macerarefermentare pe botin, dar cu utilaje din ce n ce mai perfecionate care asigur un grad nalt de extracie. n cazul unor producii mai slabe calitativ se utilizeaz cu succes termovinificaia. n figura 4 este prezentat schema tehnologic general de obinere a vinurilor roii.

Transportul i recepia strugurilor se realizeaz n aceleai condiii ca i la vinificaia n alb. Prelucrarea strugurilor se efectueaz cu aceleai utilaje ca i n cazul vinificaiei n alb. Zdrobirea, ns, trebuie s fie mai avansat, fr a se sparge seminele, iar dezbrobonarea este obligatorie i n acest caz. Sulfitarea este necesar i la vinificaia n rou, dar n doze mai reduse (412 g/hl), funcie de starea recoltei i condiiile de mediu. Se utilizeaz procedeul de sulfitare a mustului cu ajutorul unei pompe dozatoare, n flux continuu. Administrarea unui procent de 3-5% din masa drojdii selecionate favorizeaz declanarea i asigurarea unui ritm susinut de fermentare, precum i obinerea unui vin fr rest de zahr. Macerarea -fermentarea constituie o operaie delicat ce necesit urmrirea ei cu mare atenie. Se poate realiza prin diverse mijloace, n ultima perioad impunndu-se cisternele metalice rotative, cu bune rezultate n ce privete indicii calitativi, dar i cei economici. Tragerea vinului de pe botin se face n momentul cnd s-au atins parametrii fizico-chimici i caracteristicile senzoriale dorite - n general cnd vinul atinge 7-9% vol. alcool n vasele n care se realizeaz desvrirea fermentaiei alcoolice.

Presarea botinei se poate realiza fie cu prese continue/ fie cu prese discontinue. Operaia e necesar deoarece botina fermentat mai conine o cantitate nsemnat de faz lichid. Asamblarea diverselor fraciuni din vin se poate realiza n mai multe variante, n funcie de categoria de calitate a vinului. Pentru producerea vinurilor de categorie superioar se asambleaz de obicei vinul ravac cu cel de la presele discontinue, fraciunile 1 i II de (a presele continue fiind utilizate pentru vinurile de consum curent. Cnd se utilizeaz numai presele continue pentru vinurile de calitate se asambleaz vinul ravac cu fraciunea 1 de la pres. Corecia vinurilor roii se practic mai rar prin adaos de max. 30 g/1 zahr i 1g/1 acid tartric, cnd musturile nu au avut o aciditate mai sczut de 3,5 g/l H2SO4. Vinurile asamblate se menin n continuare n vase pentru desvrirea fermentaiei i derularea fermentaiei malolactice (dac e cazul). La vinurile roii se urmrete stimularea desfurrii fermentaiei malolactice printr-un regim termic corespunztor (18-22C), o sulfitare moderat, meninere pe drojdie. Conform schemei din figura 4, se observ c produsele finale ale tehnologiei vinului rou sunt: vinul rou de calitate, vinul de consum curent, vinul pentru industrializare, soluia alcoolic, tescovina pentru furaje, drojdia i C02. n figura 5 se prezint schema tehnologic pe utilaje de obinere a vinurilor roii prin termomaceraie.

Fig.4. Tehnologia de fabricaie a vinurilor roii pe operaii

Fig.5. Tehnologia de fabricaie a vinurilor roii , pe utilaje. 1-cntar automat cu dubl cntrire; 2-buncr cu transportor elicoidal; 3-band transportoare pentru ciorchini; 4-zdrobitor-desciorchintor; 5- electromotor; 6-dozator de SO2; 7-vas macerare fermentare la cald; 8-schimbtor cldur; 9-vas rcitor vin; 10-pres continu; 11,12,13- cistern Polstif ptr. Desvrirea fermentaiei alcoolice a vinului asamblat de la tuul II i respectiv III; budane; 15- band transp[ortoare tescovin

2.CALCULUL PRODUCTIVITII PRESEI n general, calculul productivitii preselor mecanice cu melci prezint aspecte particulare datorit n special variaiei continue a cantitii de material transportate, a densitii materialului supus presrii i a modificrii, pe durata procesului, a proprietilor fizicomecanice ale materiei prime. S-au vehiculat numeroase formulri matematice care au la baz cercetri experimentate i care iau n discuie volumul coului sau tobei de presare, densitatea produsului supus presrii, durata schimbului de lucru i respectiv a unui ciclu de presare, dar i de durata opririlor n vederea ncrcriidescrcrii. O prim relaie de calcul a productivitii preselor cu melci este:

n - turaia melcului, [rot/min]; pm- pasul melcului, [m]; r- densitatea botinei sau strugurilor, [kg/m3]; j- coeficient de umplere a camerei de presare; j=0,25-0,8.

O relaie mai complex a fost propus de Ghelgar: Q=V rk0ksnjktkpkQkikd; unde: V - volumul teoretic de botin cuprins pe lungimea de o spir a melcului n zona de alimentare, [m3]; r- densitatea botinei n zona de alimentare, [kg/m3]; k0- coeficient ce apropie productivitatea teoretic a presei de cea real, n funcie de productivitatea melcului de alimentare; k0=l,65; ks- coeficient de corecie care ine seama de soiul viei de vie; ks=0,87; n - turaia melcului, [rot/min]; (ca mai nainte) j- coeficient de corecie care ia n consideraie fluxul invers al botinei de-a lungul canalului axului i spaiul dintre melc i cilindrul presei; j=0,9;

kt - coeficient de corecie ce ia n discuie dependena productivitii de numrul de melci i tipul presei; kp- coeficient de corecie privind regimul de lucru al presei n funcie de separarea anterioar a unei fraciuni din must; KQ- coeficient de corecie care caracterizeaz cantitatea real de must ce se obine fa de cea nominal; ki - coeficient de corecie care ine seama de parametrul de regim ,,i ce exprim raportul dintre viteza de rotaie a melcului de alimentare i respectiv de separare; kd- coeficient de corecie pentru presele cu construcie geometric asemntoare.

Din punct de vedere practic s-a impus o relaie de forma:

n care: z - numrul de couri ale presei; z=1 D- diametrul interior al coului, [m]; H - nlimea coului, [m]; m- densitatea produsului supus presrii, [kg/m3]; ku- coeficient ce ine cont de gradul de umplere al coului; T - durata schimbului, [min]; T= min=h/un singur schimb de lucru KL- coeficient ce ine seama de oprirea inevitabil a lucrului n timpul ncrcrii; - durata unui ciclu de presare, [min].

Cap.2. CALCULULE PRELIMINARII

2.1.CALCULUL DE ALEGERE A MOTORULUI ELECTRIC DE ACIONARE I A GLISIERELOR2.1.1.CALCULUL PUTERII DE ACIONARE A PRESEI

Puterea de acionare a presei ia n discuie trei componente principale: puterea consumat pentru transportul materialului (asemenea unui transportor cu melc) de la gura de alimentare pn la ultima spir a melcului, P1; puterea consumat de frecrile dintre spirele melcului i materialul supus presrii, P2; puterea necesar presrii propriu-zise a materiei prime, P3; Astfel puterea de acionare pentru un singur melc de presare este:

debitul presei calculat pentru un melc

Presarea materiei prime este nsoit de o micorare corespunztoare a volumului acesteia. Dac la intrarea n pres materia prim ocup volumul V1, nainte de ieire, ea va ocupa volumul V2. Micorarea relativ a volumului este :

Lucrul mecanic pentru comprimare este:

unde este tensiunea de comprimare, iar dv - variaia de volum la creterea infinit mic a presiunii. ntr-o prim aproximare se consider c tensiunea de comprimare este direct proporional cu variaia de volum dup legea:Acum lucrul mecanic total pentru comprimare este:

Tensiunea medie se poate aproxima tiind c n direcia de ieire presiunea este maxim, deci:

V*=

V1= V2=

Pac1=Pnec=

L= t= P3=

2.1.2.CALCULUL PUTERII NECESARE TOTALE A PRESEItiind c n construcia presei exist doi melci, puterea necesar total este:

Corespunztor turaiei indicate i puterii mai sus calculate se alege motorul asincron trifazat cu rotorul n scurtcircuit tip ASI , cu puterea nominal Pm> Pmc; Caracteristicile dimensionale ale motorului ales sunt n legtur cu tabelul 1. Tab.1.Elemente dimensionale

2.2. CALCULUL CINEMATIC 2.2.1. PREZENTAREA SCHEMEI CINEMATICE I A FLUXULUI DE PUTERE A PRESEI

Schema cinematic a mainii este prezentat n fig.6.

Fig.6. Schema cinematic a presei cu doi melci n paralel

Presa luat n discuie permite realizarea unor turaii diferite la arborii celor doi melci M1 i M2. Sunt posibile realizarea prin cutia de viteze a dou fluxuri de putere: a) motor electric - transmisie cu curele trapezoidale - angrenajul Z1 Z2 - angrenajul Z3 - Z5; b) motor electric - transmisie cu curele trapezoidale - angrenajul Z1 Z2 -angrenajul Z4 - Z6. Acest lucru este posibil prin deplasarea stnga - dreapta a blocului balador Z3 -Z4. n punctele de rezemare ale arborilor sunt prevzui rulmeni radiali cu bile pe un rnd, n plus, n capetele arborilor la care sunt cuplai melcii, sunt montai cte un rulment axial pentru preluarea componentelor axiale ale forelor. Melcii de presare M1 i M2 sunt cuplai la arborii III i IV prin intermediul unor cuplaje Cl i C2.

2.2.2. CALCULUL RAPOARTELOR DE TRANSMITERE

Corespunztor se mai calculeaz:

Rapoartele totale de transmitere pe cele dou fluxuri sunt:

2.2.3.CALCULUL TURAIILOR I AL VITEZELOR UNGHIULAREPe baza rapoartelor de transmitere stabilite la paragraful 2.2.2, cunoscnd turaia n1 [rot/min] a motorului electric de acionare, se pot calcula turaiile corespunztoare la arbori, dup cum urmeaz:

Vitezele unghiulare ale arborilor pot fi calculate cu relaia:

2.2.4. CALCULUL PUTERILOR LA ARBORI