Расчеты потребности холода для охлаждения красной мезги при брожении в чанах
Расчет максимальной температуры при брожении может быть произведен приблизительно на основании следующих соображений: одна грамм-молекула сахара сусла, равная 180 г, при сбраживании выделяет 23,4 ккал тепла.
Если, например, в чане с мезгой содержится 300 дкл сусла и сахаристость его составляет 19%, то при полном сбраживании сахара (без учета потерь) выделяется.
Это привело бы к повышению температуры бродящей мезги на:
где:
с — теплоемкость сусла;
V — объем мезги;
V — удельный вес сусла.
Тепловой эффект реакции, однако, значительно снижается вследствие потерь тепла. Размеры потерь зависят от температуры помещения, величины поверхности теплоизлучения, теплопроводности материала, из которого сделаны чаны, от их объема и времени брожения.
Установлено, что для деревянных чанов большой емкости (1500-2000 дкл) потери тепла достигают 25%, малой емкости (250-350 дкл) — около 60%.
Таким образом, для нашего конкретного случая повышение температуры в действительности составит примерно 8,9° (22,3°-13,4°).
Если первоначальная температура сусла равнялась 20°, то суммарная температура (20-|-8,9=28,9) не выходит за допустимые пределы (36°) и, следовательно, надобность в искусственном холоде отпадает.
Установлено, что при полном сбраживании сусла, имеющего сахаристость 18% (если принять начальную температуру мезги в 20°, температура в больших чанах поднимается примерно до 37-38°, а в малых — до 29-30°.
Конечно, цифры эти следует принимать лишь ориентировочно, но приближенно можно установить, какой наивысшей точки достигнет температура при брожении.
Таким образом, искусственный холод всегда необходим при ведении брожения в чанах большой емкости. В случае употребления чанов малых размеров холод необходим в жарких районах, где на брожение может поступать мезга при температуре 25° и выше.
При сбраживании мезги в железобетонных резервуарах расчет ожидаемой максимальной температуры может быть произведен на основании тех же соображений, что и для случая с деревянными чанами. Потребность в искусственном холоде здесь будет гораздо большая, так как железобетонные резервуары сооружаются обычно больших размеров, имеют толстые стенки, что значительно уменьшает отдачу образующегося при брожении тепла в окружающую среду.
Количество холода, необходимое для поддержания нормальных условий бродильного процесса, может быть рассчитано в этих случаях по формуле:
где:
tб — максимальная температура брожения;
tд — допустимый температурный предел при брожении;
V — объем сбраживаемой мезги.
Температура бродящего сусла зависит от окружающего воздуха. С наступлением холодной погоды виноград на переработку поступает при более низкой температуре; кроме того, температура бродильного отделения также понижается. В этих условиях развитие и размножение дрожжей наступает очень медленно и внешне брожение не проявляется.
Чтобы повысить температуру мезги, принимают следующие меры:
а) сбор винограда производят не с утра, как обычно, а по прошествии нескольких часов, когда виноград на кустах нагреется под влиянием более высокой дневной температуры или непосредственного действия солнечных лучей;
б) если температура сусла не ниже 14-15°, нередко удается достигнуть нормального брожения, а вместе с тем и повысить температуру бродящего сусла, добавляя из другого чана некоторое количество бурно бродящего сусла;
в) повысить температуру мезги и добиться нормального забраживания можно путем нагревания части сусла до 30-32°.
Это нагревание производят в чанах, внутри которых помешен медный луженый змеевик для пара или горячей воды. Применяются также переносные змеевики: их опускают в бродящую мезгу, температуру которой нужно повысить. Через змеевик пропускают пар или горячую воду и таким образом повышают температуру мезги.
Потребное количество тепла для нагревания мезги от данной температуры до желаемой определяется аналогично расчетам холода.