WO2014072562A1 - Proceso de fermentación de mosto, y cuba de fermentación - Google Patents
Proceso de fermentación de mosto, y cuba de fermentación Download PDFInfo
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- WO2014072562A1 WO2014072562A1 PCT/ES2013/070773 ES2013070773W WO2014072562A1 WO 2014072562 A1 WO2014072562 A1 WO 2014072562A1 ES 2013070773 W ES2013070773 W ES 2013070773W WO 2014072562 A1 WO2014072562 A1 WO 2014072562A1
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- C12G1/00—Preparation of wine or sparkling wine
- C12G1/02—Preparation of must from grapes; Must treatment and fermentation
- C12G1/0216—Preparation of must from grapes; Must treatment and fermentation with recirculation of the must for pomage extraction
Definitions
- the present invention belongs to the wine industry, and more specifically to the processes of treatment, fermentation and vinification of the must.
- the main object of the present invention is a must fermentation process, as well as a fermentation tank, which stand out mainly for allowing an effective breakage and movement of the "hat" formed in the upper part of the tank, thus maximizing the transfer of the content of the skins and consequently, increasing the quality of the final wine obtained.
- fermentation is known as the process by which the sugars contained in the must are converted into ethyl alcohol, finally obtaining wine.
- yeasts consist of microorganisms present in the fruit.
- Sacharomyces are generally used, which are facultative anaerobic yeasts, that is, they are capable of carrying out said fermentation in the absence of oxygen.
- oxygen is a key parameter in the fermentation process, since yeasts need it in their growth phase.
- This boiling causes the solid parts of the grapes (skins) to rise to the surface of the vat, forming a floating layer on top of it, generally referred to as "hat.”
- This hat yields to the must a large amount of substances contained in the skins (mainly tannins, anthocyanins and flavonoids), thanks to which the wine acquires its characteristic reddish color, its aroma, etc.
- substances contained in the skins mainly tannins, anthocyanins and flavonoids
- the compressors used have greases and oils, which involve contaminating elements for the fermentation process;
- the aforementioned drawbacks are solved, providing a must fermentation process, and a fermentation tank, which allow to obtain an effective breakage and movement of the skin layer, or "hat", which is created in a way spontaneous in the upper part of the must during fermentation, thus maximizing the transfer of the content of the skins to the wine, preserving the aroma and color characteristic of the wine, and consequently, increasing the final quality of the wine. All this with a minimum electricity consumption and a substantial reduction in labor, where the entire fermentation process is controlled through an automatism.
- the process and fermentation tank described here stand out, in addition to its simple execution, structural simplicity and low cost, for allowing oxygenation or aeration of the must, which ensures that the fermentation carried out by the yeasts does not suffer stops, being carried out Said fermentation quickly and completely, thus favoring the possibility of using the same fermentation tank several times in the same harvest.
- the must fermentation process of the present invention is of the type carried out in a fermentation vessel for the production of wine, where said fermentation process comprises a phase of breaking and removing a layer of floating skins that forms on the surface of the must while it is being fermented.
- said breaking phase comprises the following steps: a) aspirating C0 2 gas generated during the fermentation of the must, said aspiration being carried out within the fermentation vessel above the skin layer; b) mixing said aspirated C0 2 gas with outside air to favor the oxygenation of the wine; and c) introducing the mixture of C0 2 gas and outside air into the fermentation tank, said mixture being expelled into the must below the skin layer, generating some bubbles formed by C0 2 gas and air, which, in their upward movement towards the surface, cause the liquid to recirculate, causing the breakage and movement of said skin layer.
- the aspiration of C0 2 gas from stage a) is performed strategically in the position indicated above, within the fermentation vessel above the skin layer, since as the density of the C0 2 gas is greater than the air density, then the air inside the fermentation tank undergoes a spontaneous outward movement, leaving the upper mouth of the tank, leaving the space between the layer of skins and said upper mouth of the tank of fermentation filled with C0 2 gas, favoring its aspiration.
- the air inside the fermentation tank undergoes a spontaneous outward movement, leaving the upper mouth of the tank, leaving the space between the layer of skins and said upper mouth of the tank of fermentation filled with C0 2 gas, favoring its aspiration.
- said C0 2 gas aspiration of step a) is carried out by means of at least one suction filter that collects and filters C0 2 gas, separating it from the rest of gases, for a more optimal execution and development of the fermentation process described herein. .
- the outside air intended to be mixed in stage b) is previously regulated through at least one aeration valve, thus achieving a greater or lesser air intake, which allows to increase or reduce the oxygenation of the wine.
- said air regulation can be performed either manually by qualified personnel, or automatically through a sensor preferably located inside the fermentation tank, and adapted to detect the amount of oxygen in the must, said sensor being connected to the aeration valve.
- step b) is preferably carried out by means of a compressor that mixes and compresses the C0 2 gas and the outside air.
- the oxygenation of the wort allows to control the pH level of the wort at optimal values, preventing it from being very low, which would affect the fermentation speed performed by the yeasts, and also preventing said pH from being very elevated what which could cause the presence of bacteria in the wine. It should also be remembered that the pH is also related to the taste of the wine, so this parameter is optimized with the fermentation process described here. Finally, indicate that said oxygenation also allows controlling the oxidoreduction potential (redox potential) of the wine, which is of great importance in the maturation of the final wine obtained.
- redox potential oxidoreduction potential
- this is preferably carried out by means of at least one injection duct that is introduced inside the fermentation tank, where the mixture of C0 2 gas and air is expelled through at least one diffusion nozzle , connected to the injection duct.
- said diffusion nozzle is rotatable for greater homogenization, distribution and uniformity of the C0 2 and air bubbles along the must contained in the fermentation vessel, however, it is provided that said diffusion nozzle may have multiple configurations.
- the injection duct is preferably introduced inside the fermentation tank through the upper mouth of the tank itself.
- the fermentation process of the present invention is of special interest in the "tumultuous" fermentation, the most active phase of fermentation.
- the bottom-up displacement of the C0 2 gas and air bubbles causes a continuous and constant movement of the skin layer, allowing its contents to be mixed homogeneously with the must being fermented.
- the fermentation process described here is also of interest for the "malolactic" fermentation, after the tumultuous fermentation mentioned above, and where the malic acid is transformed into lactic acid, thus reducing the pH level of the wine, and getting more color points.
- a fermentation tank which comprises a tank intended to house the must; at least one suction filter to aspirate C0 2 gas; at least one aeration valve that allows to regulate the amount of outside air that is desired to be introduced into the fermentation tank; a compressor for mixing and compressing the C0 2 gas aspirated by the suction filter and the outside air from the aeration valve; at least one injection duct connected to the compressor, which allows the mixture of C0 2 gas and outside air to be introduced into the fermentation tank; and at least one diffusion nozzle connected to the injection duct and provided with outlet nozzles to expel said mixture of C0 2 gas and outside air.
- the compressor in turn comprises at least two centrifugal pumps, where each one comprises a sealed inner chamber with its corresponding inlet and outlet for the circulation of the mixture of C0 2 gas and outside air from the suction filter and the aeration valve, respectively; and a manifold that connects the output of the first centrifugal pump with the input of the second centrifugal pump for a series flow and sequential compression of the mixture through said centrifugal pumps.
- the centrifugal pumps are connected to each other through the manifold, so that the mixture of C0 2 gas and outside air compressed by the first centrifugal pump is then aspirated and then compressed by the second centrifugal pump for final discharge in the inside of the fermentation tank through the injection duct.
- an optimum pressure of the mixture of gas C0 2 and outside air is achieved for its impulsion through the nozzles of the diffusion nozzle, said pressure being a key parameter to be able to move and mix all the must contained inside of the fermentation tank, and therefore, improving the quality of the final wine obtained.
- Said centrifugal pumps preferably comprise an internal electric motor, connected to the Mains for electric supply, said motors comprising their corresponding axes of rotation.
- the internal chambers comprise at least one inner impeller fixed in solidarity with the axis of rotation of the electric motor, so that the activation of the motor causes the rotation of the axis of rotation, and consequently the solidarity rotation of the impeller that allows compressing the mixture of C0 2 gas and outside air that circulates through it.
- the fermentation tank additionally comprises a programmable automaton, preferably with a touch screen, which allows the winemaker or winemaker to carry out a complete and exhaustive control and monitoring of the different phases of the fermentation process .
- said automaton allows the adjustment and programming of the soaking and mixing times, with the soaking time (wetting of the hat) being always shorter than the mixing time (breaking of the hat).
- said programmable automaton is configured to allow remote control of several fermentation tanks with different volumetric capacities, thus providing a versatile character, adaptable to each winery or situation.
- Figure 1 Shows a schematic view of the must fermentation vessel object of the invention.
- Figure 2.- Shows a detailed view of a diffusion nozzle according to another preferred embodiment.
- Figure 3. Shows a plan view of the diffusion nozzle of Figure 2 along the axis A-A '.
- Figure 4. Shows a schematic view of the internal components of the compressor shown in Figure 1.
- Figure 1 shows a fermentation tank (1) of must, which comprises:
- suction filter (4) for sucking gas C0 2 , said suction filter (4) being located inside the fermentation tank (1), in an intermediate position between a layer of skins (3) intended to be created on the surface of the must, and the upper mouth of said fermentation tank (1),
- At least one aeration valve (5) that allows to regulate the amount of outside air to be introduced into the fermentation tank (1)
- a programmable PLC (50) PLC (of English "Programmable Logic Controller") with touch screen, which allows to control the different phases of the fermentation process, and in particular the programming of the operating times of each of the soaking phases and mixing, as well as the stop and pause times between these phases, avoiding human errors, and maximizing the efficiency, performance and therefore the qualities of the final wine obtained.
- the compressor (6) of the present embodiment is basically constituted by two centrifugal pumps (20A, 20B), where each one provides a rotation speed of 22,500 rpm and comprises a Hermetic internal chamber (21) with its corresponding inlet (E1, E2) and outlet (S1, S2) for the circulation of the mixture of gas C0 2 and outside air from the suction filter (4) and the aeration valve (5 ), respectively.
- the compressor (6) comprises a manifold (30) that connects the outlet (S1) of the first centrifugal pump (20A) with the inlet (E2) of the second centrifugal pump (20B) for a serial flow of said mixture of gas C0 2 and outside air.
- centrifugal pumps (20A, 20B) are physically arranged in parallel within the compressor (6), for greater robustness and smaller sizing of the compressor (6), the flow of the mixture of C0 2 gas and outside air through them is a series flow.
- the first centrifugal pump (20A) sucks and compresses the mixture of gas C0 2 and outside air, obtaining at its outlet (S1) said mixture at a certain pressure P1.
- This mixture of gas C0 2 and outside air is redirected through the manifold (30) to the inlet (E2) of the second centrifugal pump (20B), which aspirates and compresses the mixture to a pressure P2, where P2 is always higher that P1.
- the mixture of gas C0 2 and outside air is driven to the outlet pressure P2 of the second centrifugal pump (20B) inside the fermentation tank (1) through the injection duct (7), thus achieving a complete and efficient movement of all the must contained in the tank (2) of the tank, increasing the transfer between the layer of skins (3) of the hat and the must, and therefore, maximizing the quality of the wine.
- centrifugal pumps (20A, 20B) it is possible to substantially increase the pressure of the mixture of gas C0 2 and outside air at the outlet of the compressor (6), obtaining values of 0.5 bar of pressure with the use of two pumps (20A, 20B), which allows to properly boost and inject said mixture with a flow rate of 3,500 l / min in the must housed in the tank (2) of the tank.
- the centrifugal pumps (20A, 20B) comprise an internal electric motor (25) with its corresponding rotation axis (26), and where the internal chambers (21) They comprise at the same time at least one impeller (22) fixedly fixed to the axis of rotation (26) of the electric motor (25), for the compression of the mixture of gas C0 2 and outside air.
- the rotational movement of the axis of rotation (26) of the electric motor (25) causes the integral rotation of the impeller (22), which are the elements responsible for compressing by centrifugal force of the mixture of gas C0 2 and outside air that circulates through you.
- both the rotation shafts (26) of the electric motors (25) and the impellers (22) are made of stainless steel, being also impregnated with epoxy resin, for their anticorrosive protection and electrical insulation, making them suitable for direct contact with the mixture of C0 2 gas and outside air, as well as for obtaining relevant sanitary permits and approvals, avoiding the use of contaminating oils or greases.
- the electric motors (25) may comprise thermal protection means (27) that allow to interrupt their operation in case of overheating, and that preferably comprise a thermal relay.
- the pumps described herein have a protective housing with fire retardant capacity, and vibration absorber, preferably being made of PVC polyvinyl chloride.
- the diffusion nozzle (8) of the fermentation tank (1) is rotatable.
- said rotating diffusion nozzle (8) comprises an elongated body of discharge that has some couplings (12) at its distal ends and a central section (1 1) of greater section than said couplings (12), which in addition to providing robustness to the assembly, favors a uniform distribution of the bubbles (10) intended to be expelled by the outlet nozzles (9) along the entire fermentation tank (1). This consequently causes a more complete and homogeneous movement of the entire skin layer (3).
- the fermentation tank is self-sufficient as far as C0 2 gas is concerned, no additional tanks are required to store the gas,
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Abstract
Permiten realizar una rotura y movimiento eficaces de la capa de hollejos (3), o "sombrero", que se crea de forma espontánea durante la fermentación en la parte superior del mosto, maximizando así la transferencia del contenido de los hollejos al 5 vino. Además, otro aspecto ventajoso de la presente invención es que permite la oxigenación o aireación del vino, lo cual influye muy positivamente en el proceso de fermentación realizado por las levaduras, ayudando a controlar el nivel de pH del mosto así como su potencial redox, realizando todo ello sin alterar las propiedades características del vino (aroma, color, sabor, etc.), aumentando la calidad del vino final 10 obtenido.
Description
PROCESO DE FERMENTACIÓN DE MOSTO, Y CUBA DE FERMENTACIÓN
OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención pertenece a la industria vitivinícola, y más concretamente a los procesos de tratamiento, fermentación y vinificación del mosto.
El objeto principal de la presente invención es un proceso de fermentación de mosto, así como una cuba de fermentación, que destacan fundamentalmente por permitir una rotura y movimiento eficaces del "sombrero" formado en la parte superior de la cuba, maximizando así la transferencia del contenido de los hollejos y en consecuencia, aumentando la calidad del vino final obtenido.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad la fermentación es conocida como el proceso por el cual los azúcares contenidos en el mosto se convierten en alcohol etílico, obteniendo finalmente vino. Para llevar a cabo dicho proceso de fermentación es necesaria la presencia de levaduras, las cuales consisten en unos microorganismos presentes en la fruta. Así, en fermentación se emplean generalmente levaduras del género "Saccharomyces", las cuales son levaduras anaerobias facultativas, es decir, son capaces de realizar dicha fermentación en ausencia de oxígeno. No obstante, el oxígeno es un parámetro clave en el proceso de fermentación, ya que las levaduras lo necesitan en su fase de crecimiento.
Asimismo, otro factor importante en la fermentación es el "pH", debido a su importancia en el control de la contaminación bacteriana, así como su efecto en el crecimiento de las levaduras, en la velocidad de fermentación y en la formación de alcohol. Actualmente se sabe que cuanto más bajo es el pH del medio, tanto menor es el peligro de infección, pero si se trabaja con niveles de pH muy bajos la fermentación es muy lenta, ya que la levadura no se desarrolla convenientemente. Según multitud de estudios, el pH más favorable para el crecimiento de las levaduras se sitúa entre 4,4 y 5,0, siendo 4,5 el valor más óptimo.
Además del etanol, otro producto resultante de la fermentación es el dióxido de carbono o anhídrido carbónico (C02) en estado gaseoso, lo que provoca el burbujeo, la ebullición y el aroma característico de una cuba de mosto en fermentación. Dicha ebullición hace que las partes sólidas de las uvas (hollejos) suban a la superficie de la cuba, formando una capa flotante en la parte superior de la misma, denominada generalmente como "sombrero". Este sombrero cede al mosto gran cantidad de sustancias contenidas en los hollejos (principalmente taninos, antocianos y flavonoides), gracias a las cuales el vino adquiere su color rojizo característico, su aroma, etc. Así, para la extracción de dichas sustancias existentes en los hollejos, y su mezclado con el mosto que está siendo fermentado, es necesario romper, remojar, mover, e incluso si es posible, sumergir dicho sombrero, evitando su solidez.
Actualmente, el método más utilizado para romper y mover el sombrero formado en la parte superior de las cubas de fermentación es el conocido como "remontado", consistente en elevar y realimentar el mosto desde la parte inferior de la cuba a la parte superior, y posteriormente rociarlo y descargarlo directamente sobre el sombrero (ES2190301 ). Esta operación se realiza tres o cuatro veces al día, teniendo como principal inconveniente el elevado coste económico que supone, debido a la multitud de bombas, tuberías y válvulas necesarias, por no mencionar que dicho método de remontado altera las propiedades del vino, provocando la pérdida parcial de su aroma. Además, dicho método exige un control y seguimiento continuos por parte de personal cualificado, lo que incrementa nuevamente los costes. Señalar por último que este sistema no consigue "romper" el sombrero completamente.
Por otro lado, existen otros sistemas que rompen o sumergen el sombrero por medio de elementos mecánicos, tales como cilindros, aspas, pistones neumáticos, husillos sinfín, etc., resultando todos ellos complejos de instalar, montar y utilizar, encareciendo sustancialmente la instalación.
Asimismo, se conocen en el estado de la técnica unos sistemas basados en un puente grúa encargado de elevar un pequeño depósito (OVI) para remojar el sombrero, y prescindir así de bombas y tuberías. Estos sistemas tienen como principal objetivo la obtención de un vino de mayor calidad y una vida más larga, consiguiendo mejores cualidades en el envejecimiento del vino. No obstante lo anterior, estas instalaciones
tienen unos costes, tanto de montaje, como de mantenimiento y utilización muy superiores a los de una bodega equipada con un sistema de remontado convencional.
Finalmente, se conoce la traducción de patente europea ES2181035 T3, en la cual se describe un termentador que requiere la instalación de al menos un diafragma de configuración cóncava, dispuesto en el interior de la cuba de fermentación, y cuyo sistema para mover el "sombrero" consiste básicamente en la acumulación de las burbujas de dióxido de carbono generadas durante la fermentación, atrapándolas por medio de dichos diafragmas hasta conseguir unas burbujas de mayor dimensión. Así, a través del movimiento ascendente de las burbujas de mayor tamaño, una vez que escapan y se liberan de los diafragmas, se consigue remover el sobrero que flota sobre el mosto.
Por tanto, se ha detectado que los sistemas de fermentación actuales adolecen de varios inconvenientes, entre los que destacan:
- tienen una gran complejidad estructural, pues requieren la construcción e instalación de multitud de piezas y componentes dentro de la cuba de fermentación;
- realizan las fases de remojado y mezclado del mosto mediante el vertido y bombeo de líquido;
- no permiten automatizar el proceso de fermentación, dependiendo directamente del operador humano y repercutiendo en la calidad del vino final obtenido;
- los compresores empleados presentan engrases y aceites, que suponen elementos contaminantes para el proceso de fermentación;
- no permiten oxigenar o airear el mosto a fermentar, lo cual puede provocar la muerte de las levaduras, y con ello, paradas prematuras en el proceso de fermentación;
- no permiten controlar el pH del mosto;
- suciedad acumulada dentro de los depósitos, con el gran efecto negativo que ello supone en todo el proceso de fermentación y la consiguiente pérdida de calidad del vino final obtenido;
- dificultad que supone la realización de las labores de limpieza y mantenimiento del interior de la cuba de fermentación;
- suponen unos costes de mano de obra y consumo eléctrico considerables, incrementando significativamente los costes totales de la instalación.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Mediante la presente invención se solucionan los inconvenientes anteriormente citados, proporcionando un proceso de fermentación de mosto, y una cuba de fermentación, los cuales permiten obtener una rotura y movimiento eficaces de la capa de hollejos, o "sombrero", que se crea de forma espontánea en la parte superior del mosto durante la fermentación, maximizando así la transferencia del contenido de los hollejos al vino, conservando el aroma y color característicos del vino, y en consecuencia, aumentando la calidad final de éste. Todo ello con un consumo eléctrico mínimo y una reducción sustancial de mano de obra, donde todo el proceso de fermentación es controlado a través de un automatismo.
El proceso y cuba de fermentación aquí descritos destacan, además de por su simple ejecución, sencillez estructural y bajo coste, por permitir la oxigenación o aireación del mosto, lo cual permite garantizar que la fermentación realizada por parte de las levaduras no sufre paradas, realizándose dicha fermentación de forma rápida y completa, favoreciendo así la posibilidad de utilizar una misma cuba de fermentación varias veces en la misma vendimia.
Más en particular, el proceso de fermentación de mosto de la presente invención, es del tipo de los realizados en una cuba de fermentación para la obtención de vino, donde dicho proceso de fermentación comprende una fase de rotura y removido de una capa de hollejos flotante que se forma en la superficie del mosto mientras éste está siendo fermentado.
Así, dicha fase de rotura comprende las siguientes etapas: a) aspirar gas C02 generado durante la fermentación del mosto, realizándose dicha aspiración dentro de la cuba de fermentación por encima de la capa de hollejos; b) mezclar dicho gas C02 aspirado con aire exterior para favorecer la oxigenación del vino; y c) introducir la mezcla de gas C02 y aire exterior en la cuba de fermentación, siendo dicha mezcla expulsada dentro del mosto por debajo de la capa de hollejos, generándose unas
burbujas formadas por gas C02 y aire, que en su movimiento ascendente hacia la superficie, provocan la recirculación del líquido, provocando la rotura y movimiento de dicha capa de hollejos. Cabe señalar que la aspiración de gas C02 de la etapa a) se realiza estratégicamente en la posición arriba indicada, dentro de la cuba de fermentación por encima de la capa de hollejos, ya que como la densidad del gas C02 es mayor que la densidad del aire, entonces el aire existente en el interior de la cuba de fermentación sufre un desplazamiento espontáneo hacia el exterior, saliendo por la boca superior de la cuba, y quedando el espacio existente entre la capa de hollejos y dicha boca superior de la cuba de fermentación llena de gas C02, favoreciendo su aspiración. Con esto se consigue prescindir de la utilización de una tapa o techo en la cuba de fermentación, permitiendo al enólogo o persona cualificada en cuestión controlar en todo momento el estado de fermentación del mosto.
Además preferentemente, dicha aspiración de gas C02 de la etapa a) se realiza mediante al menos un filtro de aspiración que recoge y filtra gas C02, separándolo del resto de gases, para una ejecución y desarrollo más óptimos del proceso de fermentación aquí descrito.
Asimismo se ha previsto que el aire exterior destinado a ser mezclado en la etapa b) sea previamente regulado a través de al menos una válvula de aireación, consiguiendo así una mayor o menor entrada de aire, que permite aumentar o reducir la oxigenación del vino. En este punto cabe indicar que se ha previsto que dicha regulación de aire pueda ser realizada bien de forma manual por personal cualificado, o bien de forma automática a través de un sensor ubicado preferentemente en el interior de la cuba de fermentación, y adaptado para detectar la cantidad de oxígeno existente en el mosto, estando dicho sensor conectado a la válvula de aireación. Por su parte, la etapa b) se realiza preferentemente mediante un compresor que mezcla y comprime el gas C02 y el aire exterior. Cabe señalar en este punto que la oxigenación del mosto permite controlar el nivel de pH del mosto en valores óptimos, evitando que éste sea muy bajo, lo cual afectaría a la velocidad de fermentación realizada por las levaduras, y evitando asimismo que dicho pH sea muy elevado, lo
cual podría provocar la presencia de bacterias en el vino. Cabe recordar además que el pH está igualmente relacionado con el sabor del vino, por lo que con el proceso de fermentación aquí descrito se consigue optimizar igualmente este parámetro. Finalmente indicar que dicha oxigenación permite asimismo controlar el potencial de oxidorreducción (potencial redox) del vino, lo cual tiene una gran importancia en la maduración del vino final obtenido.
Respecto a la etapa c), ésta se realiza preferentemente mediante al menos un conducto de inyección que se introduce en el interior de la cuba de fermentación, donde la mezcla de gas C02 y aire es expulsada a través de al menos una tobera de difusión, conectada al conducto de inyección. Preferentemente dicha tobera de difusión es giratoria para una mayor homogeneizacion, distribución y uniformidad de las burbujas de C02 y aire a lo largo del mosto contenido en la cuba de fermentación, habiéndose previsto no obstante que dicha tobera de difusión pueda tener múltiples configuraciones. Por su parte, el conducto de inyección es introducido preferentemente en el interior de la cuba de fermentación a través de la propia boca superior de la cuba.
Cabe señalar que el proceso de fermentación de la presente invención es de especial interés en la fermentación "tumultuosa", fase más activa de la fermentación. Así, el desplazamiento de abajo hacia arriba de las burbujas de gas C02 y aire provoca un movimiento continuo y constante de la capa de hollejos, permitiendo mezclar de forma homogénea su contenido con el mosto que está siendo fermentado. Por otro lado, el proceso de fermentación aquí descrito resulta también de interés para la fermentación "maloláctica", posterior a la fermentación tumultuosa arriba citada, y donde el ácido málico es transformado en ácido láctico, reduciendo así el nivel de pH del vino, y consiguiendo más puntos de color.
Además, cabe indicar como ventaja adicional que mediante el proceso de fermentación de la presente invención no es necesario realizar la fase de "delestaje" (del francés délestage) ya que los hollejos se precipitan al fondo de la cuba de fermentación de forma natural, reduciendo así los costes totales del proceso de fermentación. Cabe recordar que dicho "delestaje" consiste en sacar el vino de la cuba de fermentación e introducirlo en otro depósito, dejando entonces que los sólidos se
precipiten al fondo de la cuba de fermentación, para posteriormente añadir de nuevo el vino sobre los hollejos que han quedado depositados en el fondo de la cuba.
De acuerdo con otro objeto de la invención, se describe a continuación un cuba de fermentación, la cual comprende un depósito destinado a alojar el mosto; al menos un filtro de aspiración para aspirar gas C02; al menos una válvula de aireación que permite regular la cantidad de aire exterior que se desea introducir en la cuba de fermentación; un compresor para mezclar y comprimir el gas C02 aspirado por el filtro de aspiración y el aire exterior proveniente de la válvula de aireación; al menos un conducto de inyección conectado al compresor, que permite introducir la mezcla de gas C02y aire exterior en el interior de la cuba de fermentación; y al menos una tobera de difusión conectada al conducto de inyección y dotada de unas boquillas de salida para expulsar dicha mezcla de gas C02 y aire exterior.
Más concretamente, el compresor comprende a su vez al menos dos bombas centrífugas, donde cada una de ellas comprende una cámara interna hermética con su correspondiente entrada y salida para la circulación de la mezcla de gas C02 y aire exterior procedentes del filtro de aspiración y la válvula de aireación, respectivamente; y un colector que conecta la salida de la primera bomba centrífuga con la entrada de la segunda bomba centrífuga para un flujo en serie y una compresión secuencial de la mezcla a través de dichas bombas centrífugas.
Así, las bombas centrífugas se encuentran conectadas entre sí a través del colector, de manera que la mezcla de gas C02 y aire exterior comprimida por la primera bomba centrífuga, es aspirada y comprimida a continuación por la segunda bomba centrífuga para su impulsión final en el interior de la cuba de fermentación a través del conducto de inyección. De esta manera se logra una óptima presión de la mezcla de gas C02 y aire exterior para su impulsión a través de las boquillas de la tobera de difusión, resultando dicha presión un parámetro clave para poder mover y mezclar todo el mosto contenido en el interior de la cuba de fermentación, y por tanto, mejorando la calidad del vino final obtenido.
Dichas bombas centrífugas comprenden preferentemente un motor eléctrico interno, conectado a la Red para su suministro eléctrico, comprendiendo dichos motores sus
correspondientes ejes de giro. Por su parte, las cámaras internas comprenden al menos un rodete interior fijado solidariamente al eje de giro del motor eléctrico, por lo que la activación del motor provoca la rotación del eje de giro, y en consecuencia el giro solidario de los rodetes que permiten comprimir la mezcla de gas C02 y aire exterior que circula a través suyo.
Además, otro aspecto importante radica en el hecho de que la cuba de fermentación comprenda adicionalmente un autómata programable, preferentemente con pantalla táctil, que permita al enólogo o bodeguero llevar a cabo un control y seguimiento completo y exhaustivo de las diferentes fases del proceso de fermentación. Más concretamente, dicho autómata permite el ajuste y programación de los tiempos de remojado y mezclado, siendo siempre menor el tiempo de remojado (mojado del sombrero) que el de mezclado (rotura del sombrero). Se ha previsto incluso que dicho autómata programable esté configurado para permitir un control remoto de varias cubas de fermentación con capacidades volumétricas distintas, proporcionando así un carácter versátil, adaptable a cada bodega o situación.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1 .- Muestra una vista esquemática de la cuba de fermentación de mosto objeto de invención.
Figura 2.- Muestra una vista en detalle de una tobera de difusión de acuerdo con otra realización preferente.
Figura 3.- Muestra una vista en planta de la tobera de difusión de la figura 2 según el eje A-A'.
Figura 4.- Muestra una vista esquemática de los componentes internos del compresor mostrado en la figura 1 .
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Se describe a continuación un ejemplo de realización preferente haciendo mención a las figuras arriba citadas, sin que ello limite o reduzca el ámbito de protección de la presente invención. En la figura 1 se puede apreciar una cuba de fermentación (1 ) de mosto, la cual comprende:
- al menos un filtro de aspiración (4) para aspirar gas C02, estando dicho filtro de aspiración (4) localizado dentro de la cuba de fermentación (1 ), en una posición intermedia entre una capa de hollejos (3) destinada a crearse en la superficie del mosto, y la boca superior de dicha cuba de fermentación (1 ),
- al menos una válvula de aireación (5) que permite regular la cantidad de aire exterior que se desea introducir en la cuba de fermentación (1 ),
- un compresor (6) para mezclar e impulsar el gas C02 aspirado por el filtro de aspiración (4) y el aire exterior proveniente de la válvula de aireación (5),
- al menos un conducto de inyección (7) conectado al compresor (6), y que permite introducir la mezcla de gas C02 y aire en el interior de la cuba de fermentación (1 ),
- al menos una tobera de difusión (8), conectada al conducto de inyección (7), y dotada de unas boquillas de salida (9) para expulsar en forma de burbujas (10) la mezcla de gas C02 y aire en el interior de la cuba de fermentación (1 ); y
- un autómata programable (50) PLC (del inglés "Programmable Logic Controller") con pantalla táctil, que permite controlar las diferentes fases del proceso de fermentación, y en concreto la programación de los tiempos de operación de cada una de las fases de remojado y mezclado, así como los tiempos de parada y pausa entre dichas fases, evitando errores humanos, y maximizando la eficiencia, el rendimiento y por tanto la cualidades del vino final obtenido.
Por otra parte, en la figura 4 se puede apreciar que el compresor (6) de la presente realización está constituido básicamente por dos bombas centrífugas (20A, 20B), donde cada una de ellas proporciona una velocidad de rotación de 22.500 rpm y comprende una cámara interna (21 ) hermética con su correspondiente entrada (E1 , E2) y salida (S1 , S2) para la circulación de la mezcla de gas C02 y aire exterior procedentes del filtro de aspiración (4) y la válvula de aireación (5), respectivamente. Además, el compresor (6) comprende un colector (30) que conecta la salida (S1 ) de la primera bomba centrífuga (20A) con la entrada (E2) de la segunda bomba centrífuga (20B) para un flujo en serie de dicha mezcla de gas C02y aire exterior.
De esta manera, aunque en la figura 4 se aprecia que las bombas centrífugas (20A, 20B) se encuentran físicamente dispuestas en paralelo dentro del compresor (6), para una mayor robustez y menor dimensionamiento del compresor (6), el flujo de la mezcla de gas C02y aire exterior a través de ellas es un flujo en serie.
Así, en estado de funcionamiento, inicialmente la primera bomba centrífuga (20A) aspira y comprime la mezcla de gas C02 y aire exterior, obteniendo a su salida (S1 ) dicha mezcla a una determinada presión P1 . Esta mezcla de gas C02y aire exterior es redirigida a través del colector (30) hacia la entrada (E2) de la segunda bomba centrífuga (20B), la cual aspira y comprime la mezcla hasta una presión P2, donde P2 es siempre mayor que P1 . Finalmente, la mezcla de gas C02 y aire exterior es impulsada a la presión P2 de salida de la segunda bomba centrífuga (20B) en el interior de la cuba de fermentación (1 ) a través del conducto de inyección (7), consiguiendo así un movimiento completo y eficaz de todo el mosto contenido en el depósito (2) de la cuba, aumentando la transferencia entre la capa de hollejos (3) del sombrero y el mosto, y por ende, maximizando la calidad del vino.
Mediante esta especial disposición en serie de las bombas centrífugas (20A, 20B) se consigue incrementar sustancialmente la presión de la mezcla de gas C02 y aire exterior a la salida del compresor (6), obteniendo valores de 0.5 bar de presión con el empleo de dos bombas (20A, 20B), lo cual permite impulsar e inyectar adecuadamente dicha mezcla con un caudal de 3.500 l/min en el mosto alojado en el depósito (2) de la cuba. Este caudal permite obtener un movimiento del mosto superior a 10.000 l/min, lo cual lo hace adecuado para depósitos de gran capacidad (de hasta
175.000 litros aproximadamente) que presentan una altura de hasta 1 1 metros, y donde se ha demostrado que para obtener una óptimo remojado y mezclado del contenido del mosto y el "sombrero" es suficiente con inyectar la mezcla de gas C02 y aire exterior a la mitad de la altura aproximadamente, en este caso, inyectando la mezcla a una profundidad de 5 metros. No obstante, se ha previsto que puedan conseguirse incluso 0.75 bar de presión mediante el empleo de tres bombas centrífugas, como las aquí descritas.
Más en particular, en la vista esquemática de la figura 4 se puede apreciar que las bombas centrífugas (20A, 20B) comprenden un motor eléctrico (25) interno con su correspondiente eje de giro (26), y donde las cámaras internas (21 ) comprenden a su vez al menos un rodete (22) fijado solidariamente al eje de giro (26) del motor eléctrico (25), para la compresión de la mezcla de gas C02y aire exterior. Así el movimiento de rotación del eje de giro (26) del motor eléctrico (25) provoca el giro solidario de los rodetes (22) que son los elementos encargados de realizar la compresión por fuerza centrífuga de la mezcla de gas C02y aire exterior que circula a través suyo.
De acuerdo con la presente realización tanto los ejes de giro (26) de los motores eléctricos (25) como los rodetes (22) son de acero inoxidable, estando además impregnados en resina epoxy, para su protección anticorrosiva y su aislamiento eléctrico, haciéndolos aptos para su contacto directo con la mezcla de gas C02 y aire exterior, así como para la obtención de permisos y homologaciones sanitarias pertinentes, evitando el uso de aceites o engrases contaminantes.
Más preferentemente, se ha previsto que los motores eléctricos (25) puedan comprender unos medios de protección térmica (27) que permiten interrumpir su funcionamiento en caso de sobrecalentamiento, y que preferiblemente comprenden un relé térmico. Asimismo, se ha previsto que las bombas aquí descritas dispongan de una carcasa de protección con capacidad ignífuga, y absorbente de vibraciones, siendo preferiblemente de policloruro de vinilo PVC.
De acuerdo con una segunda realización preferente, mostrada en las figuras 2 y 3, la tobera de difusión (8) de la cuba de fermentación (1 ) es giratoria. Aún más preferentemente dicha tobera de difusión (8) giratoria comprende un cuerpo alargado
de descarga que presenta unos acodamientos (12) en sus extremos distales y un tramo central (1 1 ) de mayor sección que dichos acodamientos (12), que además de proporcionar robustez al conjunto, favorece una distribución uniforme de las burbujas (10) destinadas a ser expulsadas por las boquillas de salida (9) a lo largo de toda la cuba de fermentación (1 ). Esto provoca en consecuencia un movimiento más completo y homogéneo de toda la capa de hollejos (3).
Por tanto, mediante el proceso y cuba de fermentación aquí descritos se consigue obtener un movimiento homogéneo y continuo de la capa de hollejos (3) para una fermentación rápida y eficaz, cuyas principales ventajas son:
- se maximiza la extracción del contenido de la capa de hollejos,
- se permite la oxigenación o aireación del mosto a fermentar,
- se controla el nivel de pH y el potencial Redox,
- se evita la utilización de bombas hidráulicas, lo que permite reducir los costes económicos,
- son de utilidad y aplicación tanto en la fermentación tumultuosa como en la fermentación maloláctica,
- la cuba de fermentación es autosuficiente en cuanto al gas C02 se refiere, no se requieren depósitos adicionales que almacenen el gas,
- no se necesita realizar la fase de delestaje,
- no se necesita realizar micro-oxigenación,
- es ecológico, evitando utilizar C02 externo para mezclar el mosto,
- es económico, disminuyendo el consumo eléctrico en más de un 50%,
- es eficaz, permitiendo reducir las horas de trabajo en el remontado, al menos a la mitad.
Claims
1. - Proceso de fermentación de mosto, realizado en una cuba de fermentación (1 ) para la obtención de vino, donde dicho proceso de fermentación comprende una fase de rotura y removido de una capa de hollejos (3) flotante formada en la superficie del mosto a fermentar, estando dicha fase de rotura caracterizada por comprender las siguientes etapas: a) aspirar gas C02 generado durante la fermentación del mosto, realizándose dicha aspiración dentro de la cuba de fermentación (1 ) por encima de la capa de hollejos (3),
b) mezclar el gas C02 aspirado con aire exterior para favorecer la oxigenación del vino, y
c) introducir la mezcla de gas C02 y aire exterior en la cuba de fermentación (1 ), siendo dicha mezcla expulsada dentro del mosto por debajo de la capa de hollejos
(3) , generándose unas burbujas (10) formadas por gas C02 y aire, que en su movimiento ascendente hacia la superficie, provocan la rotura y movimiento de dicha capa de hollejos (3).
2. - Proceso de fermentación de mosto, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado por que la etapa a) se realiza mediante al menos un filtro de aspiración
(4) que recoge y filtra gas C02.
3. - Proceso de fermentación de mosto, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado por que el aire exterior mezclado en la etapa b) es previamente regulado a través de al menos una válvula de aireación (5).
4. - Proceso de fermentación de mosto, de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que la regulación de aire exterior se realiza manualmente por parte de personal cualificado.
5. - Proceso de fermentación de mosto, de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que la regulación de aire exterior se realiza de forma automática a
través de un sensor adaptado para detectar la cantidad de oxígeno existente en el mosto, y que está conectado a la válvula de aireación (5).
6. - Proceso de fermentación de mosto, de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por que dicho sensor de detección de oxígeno se ubica en el interior de la cuba de fermentación (1 ).
7. - Proceso de fermentación de mosto, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado por que la etapa b) se realiza en un compresor (6) que mezcla y comprime el gas C02 y el aire exterior.
8. - Proceso de fermentación de mosto, de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado por que la etapa c) se realiza mediante al menos un conducto de inyección (7) que se introduce en el interior de la cuba de fermentación (1 ), donde la mezcla de gas C02 y aire es expulsada a través de al menos una tobera de difusión (8) conectada a dicho conducto de inyección (7).
9. - Proceso de fermentación de mosto, de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que el conducto de inyección (7) se introduce en el interior de la cuba de fermentación (1 ) a través de la propia boca superior de dicha cuba de fermentación (1 ).
10. - Proceso de fermentación de mosto, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se lleva a cabo con la cuba de fermentación (1 ) abierta, sin techo.
1 1 . - Cuba de fermentación (1 ) de mosto, para la obtención de vino según el proceso de fermentación descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, y que comprende un depósito (2) destinado a alojar el mosto, estando dicha cuba de fermentación (1 ) caracterizada por comprender:
- al menos un filtro de aspiración (4) para aspirar gas C02,
- al menos una válvula de aireación (5) que permite regular la cantidad de aire exterior que se desea introducir en la cuba de fermentación (1 ),
- un compresor (6) para mezclar el gas C02 aspirado por el filtro de aspiración (4) y el aire exterior proveniente de la válvula de aireación (5),
- al menos un conducto de inyección (7) conectado al compresor (6), y que permite introducir la mezcla de gas C02y aire en el interior de la cuba de fermentación (1 ), y
- al menos una tobera de difusión (8), conectada al conducto de inyección (7), y dotada de unas boquillas de salida (9) para expulsar la mezcla de gas C02 y aire en el interior de la cuba de fermentación (1 ).
12.- Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 1 1 , caracterizado por que el compresor (6) comprende:
- al menos dos bombas centrífugas (20A, 20B), donde cada una de ellas comprende una cámara interna (21 ) hermética con su correspondiente entrada (E1 , E2) y salida (S1 , S2) para la circulación de la mezcla de gas C02 y aire exterior procedentes del filtro de aspiración (4) y la válvula de aireación (5), respectivamente, y - un colector (30) que conecta la salida (S1 ) de la primera bomba centrífuga (20A) con la entrada (E2) de la segunda bomba centrífuga (20B) para un flujo en serie y una compresión secuencial de la mezcla a través de dichas bombas centrífugas (20A, 20B).
13. - Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que la cuba de fermentación (1 ) comprende adicionalmente un autómata programable (50) para el control y programación de las diferentes fases del proceso de fermentación.
14. - Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que el autómata programable (50) está configurado para un control remoto de varias cubas de fermentación (1 ) con capacidades volumétricas distintas.
15.- Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que las bombas centrífugas (20A, 20B) comprenden un motor eléctrico (25) interno con su correspondiente eje de giro (26), y por que las cámaras
internas (21 ) comprenden al menos un rodete (22) interior fijado solidariamente al eje de giro (26) del motor eléctrico (25) para la compresión de la mezcla de gas C02 y aire exterior.
16. - Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que los ejes de giro (26) de los motores eléctricos (25) y los rodetes (22) son de acero inoxidable.
17. - Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado por que los ejes de giro (26) y los rodetes (22) están impregnados en resina epoxy.
18. - Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que los motores eléctricos (25) de las bombas centrífugas (20A, 20B) comprenden unos medios de protección térmica (27) que interrumpen su funcionamiento en caso de sobrecalentamiento.
19. - Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado por que los medios de protección térmica (27) comprenden un relé térmico.
20. - Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 12-19, caracterizado por que las bombas centrífugas (20A, 20B) tienen una velocidad de rotación de 22.500 rpm.
21 . - Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que la presión de la mezcla de gas C02 y aire exterior a la salida (S2) de la segunda bomba centrífuga (20B) es de 0.5 bar.
22. - Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 1 1 , caracterizado por que el filtro de aspiración (4) se encuentra localizado dentro de la cuba de fermentación (1 ), en una posición intermedia entre una capa de hollejos (3) destinada a crearse en la superficie del mosto, y la boca superior de dicha cuba de fermentación (1 ).
23.- Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 1 1 , caracterizado por que la tobera de difusión (8) es giratoria.
24.- Cuba de fermentación (1 ) de mosto, de acuerdo con la reivindicación 23, caracterizado por que la tobera de difusión (8) giratoria comprende un cuerpo alargado de descarga que presenta unos acodamientos (12) en sus extremos distales y un tramo central (1 1 ) de mayor sección que dichos acodamientos (12).
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