Использование отходов виноградо-винодельческой промышленности – Увология

IV часть. Переработка отходов виноделия

Глава 22. Экономическая целесообразность переработки отходов виноделия

Отходы виноделия

При переработке винограда на сусло, брожении сусла, обработке и перегонке виноматериалов образуются отходы, в состав которых входят ценные компоненты: сахар, спирт, виннокислые соединения. Для получения полезных компонентов отходы перерабатывают. Отходы, которые перерабатывают, называют вторичным сырьем (выжимки, дрожжевые и гущевые осадки, коньячная барда).

Переработка отходов позволяет получить ценные продукты, необходимые для ряда отраслей народного хозяйства, такие, как спирт этиловый, кислота винная, масло виноградное; сэкономить для пищевых целей большое количество картофеля и зерна, расходуемых на производство спирта спиртозаводами, растительного масла; предохранить природную среду от загрязнения.

Гребни. Выход гребней составляет от 1,8 до 8,5 %, в среднем 3,6 %. При дроблении ягод гребни смачиваются суслом и в них остаются отдельные ягоды. Гребни прессуют и получают около 0,8-1 дал гребневого сусла на 1 т переработанного винограда. Сахаристость гребневого сусла зависит от сахаристости винограда и степени зрелости гребней. При прессовании зеленых и сочных гребней из них отжимается сок, последний разбавляет гребневое сусло, и сахаристость его снижается. При прессовании гребней из сорта Рислинг с сахаристостью 15,4 г/100 см 3 было получено гребневое сусло с сахаристостью 7,5 г/100 см 3 , из сорта Траминер – соответственно 17,2 и 13. Из сусла, полученного из гребней высокосахаристого и здорового винограда, готовят купажные материалы для крепких вин. Из винограда с низким содержанием сахара и поврежденного полученное гребневое сусло сбраживают и перегоняют на спирт. Гребни после прессования отгружают для приготовления удобрения.

Выжимки. По типу применяемых прессов выжимки делят на две группы: выжимки после прессования на винтовых, гидравлических и ленточных прессах; выжимки после прессования на шнековых прессах.

В настоящее время на винодельческих предприятиях мезгу допрессовывают на шнековых прессах. По данным ВНИИВиПП “Магарач”, при переработке винограда на линиях ВПЛ-20 выход сусла увеличился в среднем на 2-6 дал из 1 т винограда по сравнению с переработкой на винтовых и гидравлических прессах. В то же время уменьшился выход выжимок до 8-12% (с 14-20%).

По способу виноделия выжимки делят на три группы: выжимки по белому способу виноделия (сладкие, свежие, не бродившие, сахаросодержащие);

выжимки по красному способу виноделия (сброженные, спиртосодержащие);

выжимки спиртованные, полученные из спиртованной мезги. При приготовлении виноматериалов для десертных и крепких вин с подбраживанием мезги получают выжимки смешанного типа с содержанием спирта и сахара. Выжимки смешанного типа дображивают в хранилищах и перерабатывают как сброженные.

Влажность выжимок с прессов типа ВПО-50 55%. Химический состав выжимок зависит от химического состава винограда, технологии его переработки и степени отжима сусла. Сахара в сладкой выжимке с прессов ВПО содержится 25-30 % его концентрации в сусле. При сахаристости сусла 20 г/100 см 3 содержание сахара в выжимке составляет 5-6 % по массе выжимок.

Если бродит мезга, то состав выжимки изменяется. Часть спирта диффундирует в клетки кожицы, и выход спирта из сброженных выжимок больше, чем из сладких, при одной и той же сахаристости сусла.

В результате образования спирта во время брожения мезги растворимость КНС₄Н₄О₆ в сусле снижается и он оседает на кожице. По этой причине содержание винной кислоты в сброженных выжимках выше, чем в сладких. Самая высокая концентрация спирта, сахара и винной кислоты в спиртованной выжимке.

Состав виноградных выжимок без гребней приведен в табл. 41.

Таблица 41. Состав виноградных выжимок без гребней

Выжимки перерабатывают на спирт этиловый, ВКИ, энокраситель, семена и кормовую муку.

Сульфитированные осадки. Сульфитированными называют осадки, полученные при осветлении сусла. Такие осадки охлаждают, сульфитируют, обрабатывают бентонитом, флокулянтами и повторно отстаивают или фильтруют на рамных фильтрах. Осветленное сусло направляют на приготовление виноматериалов, а густые осадки сбраживают и учитывают как дрожжевые, но не смешивают с ними, так как в них мало виннокислых соединений и из них извлекают только спирт.

Диоксид углерода (СО₂). Образуется при брожении сусла, При сбраживании 1 кг сахара получается около 0,49 кг СО₂. Диоксид углерода выделяется из сусла с парами спирта и эфирных масел. В зависимости от температуры брожения, количества сброженного сахара и способа брожения потери спирта с СО₂ составляют 0,17-1,5% образовавшегося безводного спирта в сусле. Диоксид углерода и спирт можно улавливать.

Дрожжевые осадки. По типу вырабатываемых виноматериалов дрожжевые осадки делят на две группы. Дрожжевые осадки, полученные при приготовлении сухих виноматериалов, называют сухими; дрожжевые осадки, полученные при приготовлении крепленых виноматериалов, называют креплеными.

По содержанию сухого вещества (в %) различают: жидкие дрожжевые осадки-12, густые-12-30, отжатые (прессованные) – 30-60.

На переработку направляют отжатые дрожжевые осадки. Выход отжатых дрожжевых осадков составляет 3-8 % объема сусла. Состав отжатых дрожжевых осадков зависит от типа вырабатываемых виноматериалов и приведен в табл. 42.

Использование отходов виноградо-винодельческой промышленности – Увология

При переработке винограда в винодельческой и безалкогольной промышленности образуется значительное количество (от 15 до 20%,) отходов, рациональное использование которых дает возможность получить дополнительно продукты, представляющие значительную ценность для ряда отраслей народного хозяйства.

Необходимо максимально использовать все отходы виноделия.

Основные отходы виноделия:

выжимка, получающаяся после отжатия виноградного сока из винограда при изготовлении белых и розовых вин и безалкогольной продукции и после отжатия выбродившей мезги при получении красных вин;

дрожжи, оседающие после брожения, и осадки, выделяющиеся после спиртования сусла и вина;

винный камень, отлагающийся на доньях и стенках бочек, бутов и чанов при брожении и выдержке вина;

осадки, выпадающие при хранении пастеризованного сульфитированного и охлажденного в холодильниках сока;

осадки, выделяющиеся после концентрации сусла в вакуум-аппаратах и при получении бекмеса;

коньячная барда, остающаяся после перегонки вина при получении коньячного спирта.

При рациональной организации использования указанных отходов получаются следующие продукты.

Из выжимки путем дистилляции получается спирт. Жидкость (винасс), остающаяся в котле после отгона спирта, используется на получение из нее виннокислых солей, перерабатываемых в дальнейшем на винную кислоту, являющуюся очень ценным продуктом. Отделенная от жидкости твердая часть (выжимка, лишенная спирта и виннокислых солей) тоже используется; из нее путем сухой перегонки получают светильный газ.

Не пропадает и остающаяся после отделения семян кожица винограда, которая в чистом виде или с добавкой отрубей идет в корм скоту или используется как удобрение в смеси с известью и другими веществами.

Дрожжи используются также целиком: содержащийся ь них спирт отгоняется; из жидкости, остающейся в котле после перегонки, извлекаются виннокислые соли, а сами дрожжи подвергаются сухой перегонке. Получающийся при перегонке газ может быть использован для горения и нагревания, а остающийся в реторте уголь после его обработки и размельчения дает так называемую франкфуртскую чернь, идущую на изготовление типографской краски.

Винный камень, осаждающийся в чанах и бочках, содержит около 60% виннокислых солей и идет непосредственно на получение винной кислоты.

Даже виноградные гребни могут быть использованы, так как содержат значительное количество дубильных веществ и некоторый процент виннокислых солей.

Наконец, древесина виноградной лозы может быть использована для приготовления качественных сортов бумаги.

Из всех продуктов, которые могут быть получены из отходов виноделия, на наших предприятиях вырабатываются спирт и винная кислота.

Наибольшую ценность представляет винная кислота, которая является незаменимым химическим продуктом для ряда важнейших отраслей индустрии (химическая, кондитерская, текстильная, полиграфическая, безалкогольных напитков, серебряно-никелевая), в медицине, для военных нужд и т. д.

Гребни

После отделения на гребнеотделителях гребни, смоченные суслом, содержат небольшое количество сахара (1-1,5%). Винная кислота в незначительных количествах (около 0,1%) содер: жится внутри клеток гребней. В свежих зрелых гребнях содержится от 1,27 до 3,17% энотанина, а в зеленых до 5%,. По отношению к сухому веществу в гребнях содержится до 6,% дубильных веществ. В свежих гребнях в момент сбора содержится влаги около 70%, в сухих – до 25% и меньше. Гребни богаты также минеральными веществами (до 2,4%), а также азотистыми. Гребни используются вместе с выжимкой.

Вторичные продукты из отходов виноделия

Виннокислые соединения. Наиболее ценные продукты, полу­чаемые из отходов виноделия и сокового производства, это — винный камень и виннокислая известь. Они являются единственным источником получения винной кислоты — соеди­нения, незаменимого в химической и фармацевтической про­мышленности.

Винная кислота также находит широкое приме­нение в пищевой, полиграфической, электронной и электротех­нической промышленности.

Винный камень — кристаллический осадок, выпадаю­щий и откладывающийся на дне и стенках винодельческих ем­костей при брожении сусла, хранения и обработке вина и сока-полуфабриката. Винный камень на 83 % состоит из битартрата калия (кислого виннокислого калия), на 5,4 % из тартрата кальция (виннокислого кальция), на 1,1 % из кремнезема, дрожжевых клеток, красящих веществ и других примесей.

В нем содержится до 75% чистой винной кислоты. Хорошо растворим в горячей воде, плохо — в холодной, нерастворим в спирте. Винный камень извлекают механическими и химическими способами. Его промывают 3—4 раза холодной водой, сушат, со­бирают в крафт-мешки и отправляют на заводы по производст­ву винной кислоты.

Виннокислая известь — основное виннокислотное сырье для получения винной кислоты. Получается в ре­зультате химических реакций взаимодействия растворов вин­нокислых соединений с известковым «молоком», сухим моло­тым мелом или хлоридом кальция.

В чистом виде ВКИ — белое кристаллическое вещество, пло­хо растворимое в воде, содержащее 57,7% винной кислоты, ВКИ получают из выжимок винограда, дрожжевых осадков, барды коньячной, меловых осадков сусла при его раскислении. ВКИ должна быть сухой (содержание влаги не более 3%), без следов плесени и запаха гнили, обладать нейтральной реакцией. Содержание винной кислоты в ВКИ первого сорта должно быть не менее 50%, в ВКИ второго сорта — не менее 42%.

Спирт-сырец виноградный. Прозрачная бесцветная жид­кость с характерным запахом и вкусом, крепостью не менее 40% об. Спирт-сырец виноградный, вырабатываемый в Порту­галии, имеет крепость 45—60% об., в Италии — 67—70% об.

Он содержит значительные примеси высших спиртов, альде­гидов, летучих кислот, средних эфиров. В некоторых странах его используют непосредственно при изготовлении специальных типов вин (портвейн, мадера, марсала), а также для приготовления граппы, ракии и других крепких алкогольных напитков.

Виноградное масло. Содержит до 85% ненасыщенных жир­ных кислот, которые препятствуют повышению холестерина в крови; устойчиво к окислению; имеет светло-желтую окраску, приятный вкус, свойственный лучшим растительным маслам. Получают виноградное масло прессованием или экстрагирова­нием виноградных семян, в которых содержится от 10 до 24% масла.

Виноградное масло используется в производстве маргарина, консервной промышленности, изготовлении высококачественно­го мыла, находит применение для фармацевтических и космети­ческих целей, как полувысыхающее масло в лакокрасочном производстве, а также для смазки тонких технических деталей.

В ряде стран (Италия, Югославия, Испания) масло использу­ется как консервант оливкового, подсолнечного и других масел. Полученный после извлечения масла жмых применяется в ка­честве корма, а при его гидролизе получают фурфурол.

Винный уксус. Представляет собой прозрачную жидкость с приятным ароматом и гармоничным «винным» вкусом, чем зна­чительно превосходит уксус, получаемый из водно-спиртовых растворов. Винный уксус характеризуется следующим химиче­ским составом (в г/л): экстракт—14,9—17,2; сахар —6,1—7,7; винная кислота—1,3—1,7; зола — 2,5—3,4; уксусная кислота — 70,3—76,2. Его получают из вина, выжимок, дрожжевых и гущевых осадков и коньячной барды. Винный уксус используется как пищевая приправа и в народной медицине.

Пищевой виноградный краситель. Получают из выжимок красных сортов винограда в виде концентрата или порошка. Концентрированный виноградный краситель — прозрачная жидкость темно-гранатового цвета с ароматом вина и терпким солоновато-кислым вкусом. Содержит сухих веществ (общий экстракт) не менее 30%, красящих веществ — не менее 50 г/л, золы — не более 7%; рН 3%-ного раствора — 2,2—2,5.

Энокраситель используют в кондитерской промышленности, в производстве газированных напитков.

Кормовые продукты. К числу кормовых продуктов, получае­мых из отходов виноделия, относятся кормовая мука и кормо­вые дрожжи.

Кормовую муку, или гранулированный корм, получают при размалывании промытых и высушенных вино­градных выжимок после отделения семян и из жмыха, остаю­щегося после извлечения масла из виноградных семян. Этот корм используется для скармливания крупному рогатому ско­ту, овцам, свиньям, птице как в виде самостоятельного корма, так и в качестве добавок в комбикорма (до 10%) или кормо­вые смеси.

Питательная ценность кормовой муки из сладкой выжимки на 100 кг корма составляет 36—41 КЕ, из проэкстрагированной —27—38 КЕ. Мука имеет коричневый цвет, прият­ный запах выжимок; рН не менее 4.

Кормовые дрожжи получают из дрожжевых осадков после отгонки спирта и выделения виннокислых соединений и используют в сухом виде. Они могут быть также получены пу­тем культивирования специальных штаммов дрожжей на вы­жимках, осадках, промывных и сточных водах.

Кормовые дрожжи должны отвечать следующим требованиям: иметь влажность не более 12%, белков (в пересчете на сухую мас­су) — не менее 25% и рН не менее 4.

Таннин. Аморфный порошок светло-кремового цвета, состоя­щий из смеси катехинов, лейкоантоцианов и их полимеров, хо­рошо растворяется в воде и спирте, но нерастворим в органиче­ских растворителях. Получают из семян, где его содержится до 7%.

Экстракты выжимок и гребней. Водно-спиртовые экстракты, получают путем экстрагирования фенольных, красящих и дру­гих экстрактивных веществ, содержащихся в гребнях и выжим­ках. Их применяют в производстве безалкогольных и слабо­алкогольных напитков.

Экстракты виноградной выжимки должны содержать спирта 18—20% об. и фенольных веществ — не менее 2 г/л. Водно-спиртовые экстракты выжимок кре­постью 20—50% об. применяют при получении аперитивов, на­пример Кулона.

Энантовый эфир. Содержится в основном в винных дрожжах. Получается в процессе их переработки после отгонки спирта-сырца в периодически действующих ку­бовых перегонных установках.

Представляет собой смесь эти­ловых эфиров высших жирных кислот, бесцветную, прозрачную и легкоподвижную жидкость. Из 1 т отжатых дрожжей можно получить 300—400 г энантового эфира, из выжимки — значи­тельно меньше. Может быть использован в пищевой и парфю­мерной промышленности.

Удобрения из выжимок и гребней. Отходы от переработки винограда широко используются в качестве составных частей удобрений растительного происхождения. Их готовят в основ­ном в виде компостов и используют через 6—7 месяцев после за­кладки, как правило, весной следующего года.

Сухая кожица, неиспользуемая на корм скоту, направляется на приготовление комбинированных удобрений. В этом случае ее смешивают с минеральными удобрениями в соотношении 1:1. В качестве удобрения можно использовать также золу, полученную от сжигания виноградной лозы, гребней и выжимок. Она содержит до 30% калия и до 10% фосфорной кислоты.

Сухие выжимки винограда, спрессованные в виде брикетов под большим давлением, применяются и как энергетическое топливо.

Другие продукты. Из коньячной барды и дрожжевых осадков получают, кроме спирта, виннокислых соединений и кормовых продуктов, также глицерин, фурфурол, ферментные препараты. При наиболее полном использовании виноградных выжимок путем прессования под высоким давлением из них получают декоративные плитки, строительные блоки и другие полезные изделия.

Комплексное использование отходов виноделия и смежных с ним отраслей, перерабатывающих виноград, способствует уменьшению загрязнения окружающей среды.

Источники:

http://wine.historic.ru/books/item/f00/s00/z0000019/st023.shtml
http://sinref.ru/000_uchebniki/05599_vinodelie/010_tehnologia_vina_gerasimov_1959/121.htm
http://vinocenter.ru/vtorichnye-produkty-iz-otxodov-vinodeliya.html