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1、第12章葡萄酒的冷热处理设备 v葡萄酒冷处理目的使葡萄酒稳定; v冷冻是葡萄汁浓缩方式之一。 v冷处理主要设备有: v换热器 v绝热罐 v换热器或冷冻机用于葡萄酒的冷处理,绝 热罐用于冷处理后的保冷贮藏。 1换热器 v葡萄酒生产中常用换热器有: 套管热交换器 螺旋板换热器 板式换热器 外夹层发酵罐 内置套管或内置板式换热器的发酵罐 套管换热器 v套管换热器是间壁式换热器中最简单的一种,根据 需要,可以不同根数套管组合,安装在外部的U型弯 头,便于清洗和疏通阻塞。 结构: 1.内管; 2.外管; 3.支管; 4.U型管 套管换热器 v套管式换热器由几段 不同口径的不锈钢管 组成的同心套管联接 而
2、成。每段套管称为 一程,长度一般为4- 6m。每程的内管之间 用U型管联接,外管 之间用支管联接。 套管换热器 v管式换热器程数可以按照传热面积大小随意增 减,一般是上下排列并固定于支架上。当程数 较多时,可布置成互相平行的几排,每排都与 总管相通。 v换热时葡萄酒沿内管流动,载冷剂沿内外管间 的环隙流动,依靠内管管壁为传热面进行热交 换。 v为提高换热效果,冷热两种流体宜采用逆向流 动。 套管式换热器特点、应用 v主要优点: v可选择合适的管径,使 管内及环隙间的流体呈湍 流状态,有较高的传热系 数,减少了垢层的形成; 能够承受较高压力; v根据换热面积的需要任 意增减换热器程数,伸缩 性较
3、大; v结构简单,便于制造。 v缺点: v单位管长的传热面积 有限,单位传热面积 的金属材料消耗量大 、重量大、外形尺寸 大,难以构成较大面 积的传热面。 板式换热器 由多个带有波纹的薄不锈钢换热片重叠压紧形 成的换热器。 1.支架; 2.换热片; 3.压紧螺杆 ;4.压紧板 。 板 式 换 热 器 v板式换热器由一组几何结构相同的平行薄 板叠加组成,两相邻平板之间用特殊设计 的密封垫片隔开形成通道,冷热流体相间 地在各自的通道流动。为强化传热并增强 薄板的刚度,在平板上压出各种波纹。 v换热片与换热片之间沿四周用橡胶圈密封,并保证两片之间有 一定的间隙。在每片的四个角上,各开一个孔口,借助环
4、形橡 胶圈的密封作用,使四个孔中的两个孔与换热片的一侧孔 口相 通,另外两个孔口与换热片另一侧的流道相通。 工作时,冷热流体沿换热片的两侧流动,通过换热片进行热交 换。 板式换热器流程 人字形、平直纹波纹板式换热器 v换热片用厚 度为0.8-1mm 的不锈钢板 冲压成平直 波纹形状, 目的是使流 体形成湍流 ,以增强换 热效果。 应用特点 v波纹板式换热器是一种新型高效热交换器 ,在葡萄酒生产中,用于冷却和加热(如巴 氏 灭菌等)。其优点: v有较高的传热效率。换热器各片间的空 隙小,冷热流体流速快。波纹使流体的流 速及流向不断突然改变,能形成湍流状态 ,有效地破坏了边界层,减薄边界层的热 阻
5、,提高了传热系数; v结构紧凑。在较小的工作体积内,可容 纳较大的传热面积; 应用特点 v有较大的适应性。可根据需要,通过增减传热 片的片数及改变片的组合,可满足生产要求; v适宜于处理热敏感物料。两片间空隙小,物料 又以快速薄层流过,不致产生过热现象,对热敏 感物料的加热杀菌特别适宜。 v设备的各个部件拆装简单,便于清洗,能保持 良好的卫生条件。 应用特点 v缺点: v容易脱垫。密封垫圈易于从波纹板上脱落 ,尤其是当温度在60以上使用时易于发生 ; v密封垫圈易于产生伸长变形、老化及断裂 ,使用寿命短。生产中要经常更换垫圈。 螺旋板换热器 v螺旋板换热器的换热表面 由两块金属板卷绕而成, 冷
6、热流体在螺旋状通道中 流动,换热效果较好。 外夹层发酵罐 v夹层发酵罐是在罐体外表 面的一定高度上具有一个 或多个环带形夹层,为改 善流动状态、提高传热效 率,在夹层上按一定规律 分布着为数众多的凹坑, 冷却介质在这些凹坑间的 通道中流动,实现降温。 冷冻机 v直接冷冻将葡萄酒直接送入冷冻机的蒸发 器中进行冷冻。 v冷冻机在葡萄酒生产中主要用于白葡萄汁低 温(0-5)澄清前的冷却及葡萄酒的冷处理( 低于葡萄酒的冰点)。 v间接冷冻将经过制冷机组冷冻后的载冷剂 送入换热器,利用换热器冷处理时对葡萄酒 进行冷冻。 葡萄酒直接冷冻冷冻机 v1氟制冷压缩机 v2冷凝器 v3控制箱 v4除霜电机 v5蒸
7、发器 冷冻机构造及工作原理 v工作时,酒经阀A 流入蒸发器,冷却 后经阀B排 出。 v冷冻机采用卧式蒸 发器及强制通风空 气冷却冷凝器。 刮板式直接冷冻系统 酒 石 稳 定 系 统 酒 石 连 续 稳 定 系 统 速 冻 一 体 机 工 作 流 程 刮 板 式 卧 式 蒸 发 器 结 构 1左端盖 2外壳 3绝热层4外筒 5制冷剂 6内筒 7中心轴 8折流板 9除霜刮板 10右端盖 刮板式换热器 v刮板式换热器由两组刮刀、内 外壳体、电机及轴等组成,制 冷剂或低温载冷剂在内外壳体 的环隙间流动。电机旋转带动 轴及安装在轴上的刮刀不断刮 去内壳体内壁面上的冰,以强 化传热过程 刮板式卧式蒸发器工
8、作原理 v制冷剂在由内筒6和外筒4组成的夹层中流动;待冷冻葡 萄酒在内筒中流动,依靠内筒壁为换热面进行冷冻。为 了防止结霜,内筒内设有刮霜板,刮霜板随轴转动时即 可实现刮霜。 刮板换热器工作原理 v为了提高待冷冻物料的流动速度,并形成湍流状态,以 增强换热效果,内筒中设有折流板。折流板为圆形薄板 ,固定于轴上。工作时制冷剂从右下部进,左上部出; 待冷冻物料从左下部进,右上部出。除霜电机带动中心 轴旋转,及时除霜。 应用特点 v采用直接冷冻,装置简单,换热效率高; v冷冻温度可预先设定在控制箱中,当被冷冻物 料的出口温度高于或低于设定温度值范围时,机 器自动开机或关机。冷冻过程采用微机控制,自
9、动化程度高,可靠性强; v设备为移动式,使用灵活方便。 间接冷却系统 绝热罐 v绝热罐外壁包有一定厚度的绝热层,以隔 绝与外界环境间的热量交换。罐壁设换热 器,当温度回升时及时供冷降温;或不设 换热器,当温度回升时将酒泵入罐外的换 热器使酒温降低后再流回绝热罐贮藏。 v在冷处理过程中,为促进细小酒石晶体的 增大,便于过滤除去,绝热罐设有搅拌装 置。 葡萄酒稳定 绝热罐结构 v1罐体 v2绝热层 v3温度计 v4取样口 v5人孔 v6清汁口 v7浊汁管 v8液位计 2热处理设备 v葡萄酒热处理的目的是灭菌,并加速葡萄酒 的成熟和稳定葡萄酒。 v葡萄酒最常用的热处理方法是巴斯德(巴氏) 杀菌法,多在波纹板式换热器或巴氏杀菌器 中进行。 巴氏灭菌流程图 葡萄酒进入设备换热器后,先与加热后的酒进行热交换 ,使进入的酒得到预热,然后进入加热区。酒在加热区加 热到所需温度后进入控制管,再由控制管进入热交换器, 与新进入的酒进行热交换,使经加热后的酒得到冷却,然 后再用冷却水进一步冷却。