ITUD970061A1 - Fermentatore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“Fermentatore”.

Forma oggetto del presente trovato un fermentatore, impiegato in particolare nell’industria enologica per la vinificazione dei mosti.

Nella tecnica sono noti moltissimi tipi di fermentatori, i quali comprendono tutti sostanzialmente almeno un recipiente, o tino, a fondo troncoconico rovesciato, dotato di un’apertura per l’immissione di liquido da fermentare e di un rubinetto per lo scarico del liquido fermentato.

Il liquido da fermentare è, nel caso della vinificazione, ovvero della produzione di vino da uva pigiata, composto oltre che dal succo dell’uva anche dalla vinaccia, ovvero dall’insieme delle parti solide dell’uva costituite da bucce, vinaccioli (i semi presenti negli acini d’uva) ed eventualmente dai raspi. Il liquido fermentato è più propriamente detto mosto fermentato o vino.

Durante il procedimento della fermentazione si forma nella parte superiore del tino, uno strato solido galleggiante, il cosidetto cappello, costituito da vari strati di vinaccia, dei quali il più superficiale emerge solitamente leggermente al disopra del liquido. Si tratta di una massa particolarmente compatta che è opportuno rompere per evitare che, al termine della fermentazione, raggiunga solidità eccessiva, ma anche per sfruttare le sue caratteristiche nel corso della macerazione nel liquido in fermentazione.

Le bucce, ad esempio, contengono le sostanze che colorano il vino, e questa caratteristica assume rilevanza in particolare per le uve che cedono le sostanze coloranti estrattive con minor facilità, quali ad esempio il Sangiovese. Per ottenere il corretto utilizzo del cappello è quindi importante che esso non venga lasciato semplicemente galleggiare sopra al liquido da fermentare ma che, al contrario, esso venga sfruttato per migliorare la qualità del vino.

Sono noti, a tale scopo, recipienti di fermentazione che permettono di effettuare, nel corso della fermentazione alcolica, una movimentazione completa e calibrata delle vinacce, per migliorare la cessione di sostanze coloranti e polifenoliche. Più in particolare si tratta di recipienti dotati di un dispositivo meccanico a tre assi rotanti motorizzati muniti di pale disposte a vite aperta e di una pompa di rimontaggio atta a reimmettere le vinacce nella parte inferiore del fermentatore.

Questa soluzione è tuttavia estremamente complessa e costosa. Inoltre, l’azione meccanica sul cappello genera una quantità indesiderata di feccia che si deposita, successivamente, sul fondo del tino.

Sono noti inoltre, fermentatori dotati di trasportatori continui a rastrelli o di coclee, disposti nella parte superiore del fermentatore, atti ad asportare meccanicamente parte del cappello emerso per poi reimmetterlo nella parte inferiore del vinificatore o per asportarlo definitivamente.

Infine, è noto agire sul cappello con pistoni pneumatici per immergerlo nel mosto-vino, anche solo parzialmente, in modo da romperlo e da ridurne la solidità. Questa operazione, detta di follatura, viene ripetuta due o tre volte al giorno e richiede una particolare attenzione poiché ogni follata determina lacerazioni sulle vinacce aumentando la formazione di feccia.

Esiste inoltre la follatura a mezzo di immissione di sola aria compressa mediante lance o simili, per smuovere e rimescolare il cappello.

Quando tale operazione viene eseguita manualmente occorre istruire preventivamente il personale in modo che operi alla velocità prestabilita. Un’immissione eccessiva di aria può causare perdite sensibili di alcool o, in taluni casi, favorire la fermentazione acetica che trasforma il vino in aceto. Al contrario, l’immissione di poca aria rallenta inutilmente la fermentazione. Considerando che un tino può contenere fino a 3000-4000 hl, si comprende facilmente l’importanza e la delicatezza di queste operazioni. Un eventuale errore di valutazione durante le follature può comportare la perdita di una notevole quantità di vino.

Tutte le soluzioni di tipo noto appena illustrate, hanno in comune il fatto che agiscono meccanicamente sul cappello, per lo più dopo che questo si è già formato ed ha già raggiunto una certa solidità. Inoltre, l’azione meccanica sul cappello favorisce lo sfaldamento della vinaccia facendo aumentare, in maniera indesiderata, la quantità di feccia prodotta. Come noto tale feccia può causare sapori indesiderati e richiedere operazioni ulteriori per la successiva pulizia del vino.

Esiste una ulteriore soluzione che prevede, nel caso di grandi tini che renderebbero difficoltose le descritte operazioni di follatura, il rimontaggio che viene operato con vari dispositivi il cui fine ultimo è quello di far arrivare sul cappello, in forma di pioggia, il mosto contenuto nel tino.

Questa soluzione, pur essendo più semplice da attuare e di larga diffusione, non permette un buon rimescolamento dell’intera vinaccia poiché si vengono a creare dei percorsi preferenziali per il deflusso del mosto-vino all’interno del cappello.

Anche questa soluzione richiede per la sua applicazione la presenza di pompe e di tubazioni che la rendono costosa e soggetta a fermi dovuti ad eventuali guasti o malfunzionamenti.

Scopo del presente trovato è pertanto quello di ovviare ai citati inconvenienti manifestati dai dispositivi di tipo noto mettendo a disposizione un fermentatore il quale non necessiti di dispositivi meccanici motorizzati per movimentare la vinaccia.

Ulteriore scopo è quello di migliorare lo sfruttamento della vinaccia riducendo al tempo stesso il numero delle operazioni altrimenti richieste per questo. Inoltre, uno scopo del presente trovato, è quello di ridurre il numero dei dispositivi meccanici presenti nei fermentatori, per ridurre i costi di realizzazione e quelli di gestione. In questo modo è possibile, inoltre, ridurre altresì il numero dei guasti che si possono verificare durante le fasi della fermentazione.

Infine, un ulteriore scopo è quello di rendere più semplice l’utilizzo del fermentatore.

Questi ed altri scopi ancora vengono tutti raggiunti da un fermentatore come descritto nelle rivendicazioni che seguono.

Più in particolare, si tratta di un fermentatore dotato di un diaframma atto a trattenere le bolle di gas prodotte dalla fermentazione ed a rilasciarle quando queste hanno raggiunto una dimensione maggiore. Il diaframma è costituito da una superficie concava sotto la quale si raccolgono temporaneamente le bolle in salita. Queste ultime proseguono la loro risalita non appena tracimano dal diaframma pieno di gas. In questo modo le piccole bolle che risalgono si aggregano tra di loro per formarne altre, più grandi, in grado di creare forti correnti che rimescolano continuamente le vinacce galleggianti e permettono in questo modo di evitare o, quanto meno, di limitare fortemente la solidificazione del cappello. In questo modo non sono più necessari i dispositivi meccanici atti ad agire sul cappello poiché questo non viene più formato, ovvero, pur formandosi, non si solidifica.

A fermentazione terminata, la vinaccia potrà essere rimossa dal tino agendo semplicemente dalla botola inferiore adibita anche alia rimozione della feccia o può, più semplicemente, venir fatta defluire attraverso una tubatura posta in prossimità del diaframma.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata che segue di una forma preferita di realizzazione, illustrata a puro titolo indicativo ma non limitativo, negli uniti disegni in cui:

la figura 1 mostra una vista schematica di un fermentatore secondo il presente trovato;

la figura 2 mostra una variante costruttiva del diaframma di figura 1 ; la figura 3 mostra una ulteriore variante del diaframma di figura 1 ; la figura 4 mostra una vista semplificata dall’alto del diaframma di figura l;

le figure 5 e 6 mostrano una vista semplificata dall’alto di due diverse realizzazioni dei diaframmi di figura 2.

Con particolare riferimento all’allegata figura 1, con 1 è stato indicato un fermentatore nel suo insieme.

Il fermentatore 1 comprende in particolare, un tino 2 dotato di un fondo 8, nel quale è contenuta la soluzione da fermentare 3, costituita nell’esempio qui illustrato del vino, da mosto, vinaccia ed eventuali additivi chimici, lieviti o simili. Il tino 2 presenta inoltre, un’apertura 4 per l’immissione della soluzione da fermentare 3, ovvero dell’uva pigiata, e un’apertura 5 per il prelievo della soluzione fermentata 6, ovvero del vino. Ovviamente l’immissione dell’uva pigiata può avvenire anche facendola affluire direttamente dall’apertura superiore 33 del tino 2.

Il tino 2 presenta preferibilmente un fondo troncoconico rovesciato per facilitare l’estrazione, a fine fermentazione, dei residui solidi, ovvero della feccia 30, della vinaccia 10 e dei vinaccioli 34. In corrispondenza di tale fondo 8 è quindi disposta una portella di scarico 25 tramite la quale è possibile accedere al fondo 8 oltre che per la rimozione della feccia 30 e della vinaccia 10 eventualmente anche per facilitare l’accesso al’interno del tino 2 per le operazioni di manutenzione e di pulizia.

Internamente il tino 2 comprende un diaframma 7 di accumulo del gas di fermentàzione che si estende dalle pareti 35 verso l’interno del tino 2 e che è saldamente fissato alle stesse pareti interne 35 del tino 2. Tale diaframma 7 è conformato in modo da formare tra le pareti 35 del tino 2 e la parte inferiore del diaframma 7 una superficie concava in grado di intrappolare le piccole bolle di gas 11 formate dalla fermentazione.

Si tratta, nell’esempio illustrato in figura 1, di una superficie troncoconica 14 capovolta, il cui bordo esterno 26 è saldamente fissato alla superficie interna del tino circolare 2.

Ovviamente, volendo applicare il diaframma a tini presentanti sezione trasversale non circolare, ad esempio quadrata, il diaframma dovrà presentare una superfìcie idonea allo scopo, ovvero troncopiramidale.

Nella zona centrale del tino 2 resta così aperta una luce 20 che non viene interessata dal diaframma 7. Attraverso questa possono risalire le piccole bolle di gas 11 senza essere intercettate dal diaframma 7 di accumulo del gas. Le piccole bolle 11 che risalgono lungo l’area perimetrale del tino 2 vengono intercettate da una camera 27 aperta verso il basso, formata dalla superficie concava ricavata tra le pareti laterali del tino 2 e la superficie inferiore del diaframma 7. Le piccole bolle 11, accumulandosi nella camera 27, saturano lentamente il volume libero fino a formare una o più grandi bolle 36 la quale, successivamente, cede una ad una, grosse bolle 12 generate dall’unica bolla 36 che dopo aver superato le dimensioni libere della camera 27, tracima dai suoi bordi interni, nella zona della luce aperta 20.

In questo modo le piccole bolle 11 formano, durante la loro risalita verso la superficie, bolle 12 di dimensioni maggiori capaci di smuovere continuamente un cappello 10 formato dalle vinacce contenute nel tino 2. Il cappello 10 viene quindi areato continuamente dal basso (dall’ anidride carbonica delle bolle 12) e la parte inferiore di esso, in contatto con la superficie del mosto-vino 6, viene rimescolata e nuovamente immersa nel mosto-vino 6 favorendo la cessione delle sostanze, anche coloranti, contenute nel cappello 10. La cessione interessa tutta la superficie del cappello 10 poiché il suo continuo rimescolamento ne evita la solidificazione.

Poiché il cappello 10 non giunge, normalmente, alla solidificazione, anche la sua rimozione, a fermentazione terminata, può avvenire agendo semplicemente dalla portella di scarico 25, analogamente a quanto avviene con la feccia 30 ed i vinaccioli 34.

Grazie all’azione delle grosse bolle 12 durante la loro risalita nel mosto-vino 6, viene favorito anche il rimescolamento del liquido in fermentazione 3.

Per poter influire dall’esterno sulla fermentazione è possibile mettere in comunicazione mediante tubi 28 o simili, la camera 27 con la parte del tino 2 che sovrasta il diaframma 7. Tali tubi, dotati di chiusure comandabili 29, possono venir impiegati, oltre che per scaricare rapidamente il gas contenuto nella camera 27, anche per farvi affluire altro gas dall’estèrno, ad esempio aria, per favorire la fermentazione. Inoltre, poiché la zona del cappello 10 sovrastante il diaframma 7 potrebbe risultare poco interessata dall’azione di rimescolamento dovuta delle grosse bolle 12, la possibilità di sfiatare entro tali zone parte o la totalità del contenuto della camera 27, permette di ottenere anche in queste zone un rimescolamento ottimale.

Con l’aiuto dei tubi 28 o di semplici rubinetti 16, è anche possibile mettere in comunicazione due o più fermentatori tra di loro per sfruttare, ad esempio, il gas prodotto in eccesso in uno di essi per alimentarne altri. Questa operazione presenta il grande vantaggio di non introdurre aria nei tini per smuovere il cappello; l’aria, infatti, influenza non solo la formazione del cappello ma anche l’ossidazione del mosto.

In figura 2 è illustrata una variante costruttiva del diaframma 7. In essa sono previsti due diaframmi 7 e 7' disposti in cascata ovvero in modo tale che le bolle di grande dimensione 12 prodotte dal diaframma 7 inferiore alimentino il diaframma 7' sovrastante. In questo modo è possibile migliorare l effetto di generazione delle bolle airinterno di grandi tini 2.

I diaframmi applicati al fermentatore di figura 2 sono ben visibili nelle figure 4 e 5. Si tratta, in sostanza, di diaframmi conformati a semicerchio o a semiluna. In figura 3 è illustrata infine, una ulteriore variante costruttiva del diaframma 7. Esso comprende una zona periferica troncoconica 21 delimitata centralmente da una zona cilindrica 22. Tra le due superfici è prevista una luce anulare comandabile 23 comprendente un toroide gonfiabile 24.

Modificando la pressione di gonfiaggio del toroide 24 è possibile agire sulla dimensione della luce 23 in maniera estremamente semplice ed economica. In figura 3 è altresì illustrato uno scarico 37 per il deflusso per gravità, a fermentazione terminata, del vino 6 e della vinaccia. Questa configurazione permette l’estrazione della vinaccia senza richiedere l’ausilio di pompe, coclee e simili per trasferire le vinacce all’altezza di carico delle presse di esaurimento (non illustrate). Tali pompe ausiliari oltre ad incrementare i costi di acquisto e di gestione presentano anche il grave inconveniente di frammentare ulteriormente le vinacce con conseguenze negative per quanto attiene alla qualità del vino. Infatti, è risaputo che ogni intervento meccanico sul prodotto determina un abbattimento qualitativo del vino ottenuto.

La possibilità di estrarre quindi le vinacce non dal fondo del tino, come avviene normalmente, ma da un’altezza intermedia sufficiente per farle defluire direttamente alle presse di esaurimento, è quindi estremamente vantaggiosa sia per quanto attiene ai costi che per quanto riguarda la qualità del vino ottenibile.

La zona ideale per collocare l’estremità di ingresso dello scarico 37 è situata in corrispondenza della luce aperta 20 poiché a tale altezza, continuando l’azione di rimescolamento dovuta alle grosse bolle 12 in risalita, la vinaccia, pur galleggiando sul vino, viene continuamente rimescolata e quindi mantenuta fluida dal liquido in risalita. Lo scarico delle vinacce è quindi assicurato ed agevolato dalla fluidità che si riesce a mantenere e che è massima proprio in corrispondenza della luce 20.

In alternativa è possibile disporre un’apertura di scarico di generose dimensioni direttamente sulle pareti laterali del tino, all’altezza del diaframma, o poco sopra. Questa soluzione presenta il vantaggio costruttivo di non richiedere l’installazione di un tubo all’interno del tino.

Nel caso dei diaframmi di figura 2, l’apertura andrebbe vantaggiosamente disposta sul lato opposto a quello al quale è fissato il diaframma 7, in modo che l’azione del gas contenuto della camera 27 possa agire spingendo il cappello in direzione dell’apertura di scarico, agevolando quindi ulteriormente l’operazione di estrazione.

Ovviamente è possibile applicare anche alla luce 20 della realizzazione di figura 1 un opportuno dispositivo (non illustrato) in grado di variare la dimensione della luce 20 secondo le necessità. Tale dispositivo (non illustrato) potrebbe, nell’esempio di figura 1, prolungare la superfìcie troncoconica in direzione del suo vertice immaginario, aumentando cioè il volume del gas raccolto nella camera 27 o potrebbe, più semplicemente, variare esclusivamente la sezione della luce senza aumentare il volume della camera 27. Si tratterebbe quindi, in questo secondo caso, di un dispositivo che si estenderebbe orizzontalmente o verso l’alto, grazie al quale, oltre a variare la dimensione della zona di influenza delle grandi bolle 12 sul cappello 10 si potrebbe anche variare la fase della generazione delle grandi bolle 12 per poterne influenzare, durante l’uso, la dimensione.

La soluzione illustrata permette quindi di evitare o quantomeno di limitare la formazione di un cappello solido e permette inoltre di rimescolare continuamente il cappello con il mosto-vino in fermentazione e di estrarre la vinaccia senza l ausilio di pompe o simili. Quest’ultima caratteristica è estremamente importante e degna di nota poiché permette di limitare anche i costi di realizzazione degli impianti collegati con il fermentatore.

Grazie al presente trovato è quindi possibile realizzare fermentatori di semplice ma efficace concezione i quali, oltre ad essere estremamente economici se paragonati con i fermentatori di tipo noto, non richiedono manutenzioni complesse o costose. Il trovato raggiunge così gli scopi prefissati. Naturalmente al trovato così concepito possono essere apportate numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che lo caratterizza. In particolare è possibile impiegare il fermentatore oggetto del presente trovato, oltre che per la produzione di vino, anche per la trasformazione di altre sostanze fermentescibili, quali ad esempio mele o simili.

Claims (17)

1. RIVENDICAZIONI 1. Fermentatore comprendente: un tino (2) atto a contenere una soluzione da fermentare (3); almeno un’apertura (4,33) di immissione della soluzione da fermentare (3); una apertura (5,25) per il prelievo della soluzione fermentata (6); caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre mezzi di accumulo del gas di fermentazione (7), disposti tra un fondo (8) del tino (2) ed una superficie libera (9) del liquido in fermentazione (3), atti a intercettare temporaneamente le piccole bolle di gas (11) generate dalla fermentazione, per formare e rilasciare successivamente bolle di maggiori dimensioni (12).
2. 2. Fermentatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di accumulo del gas di fermentazione (7) sono disposti all’interno del tino (2).
3. 3. Fermentatore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di accumulo del gas di fermentazione (7) comprendono almeno una superfìcie concava (13), la cui concavità è rivolta verso il basso in modo da formare inferiormente una camera (27) in grado di intercettare e di accumulare piccole bolle di gas (11) sotto di essa e di rilasciare per tracimamento dette bolle di dimensioni maggiori (12) non appena la camera (27) è piena di gas.
4. 4. Fermentatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta superficie concava (13) comprende una superficie inclinata (14), saldamente fissata alla parete interna (15) del tino (2).
5. 5. Fermentatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta camera (27) è posta in comunicazione con l’esterno del tino (2) mediante primi mezzi comandabili di comunicazione (16), per poter agire dall’ esterno del tino (2) sul gas intrappolato, a seconda delle necessità, facendovi affluire o defluire il gas dall’esterno del tino (2).
6. 6. Fermentatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta superficie concava (13) comprende una superficie tronco conica (14), saldamente fissata alla parete interna (15) del tino (2).
7. 7. Fermentatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta superficie concava (13) comprende mezzi di chiusura mobili (18), atti a variare la dimensione di una luce aperta (20) del tino (2) non interessata dalla superficie concava (13).
8. 8. Fermentatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di accumulo del gas di fermentazione (7) comprendono almeno una prima superficie concava (13), la cui concavità è rivolta verso il basso in modo da fermare le piccole bolle (11) ed almeno una seconda superficie concava (13'), analoga alla prima e disposta più in alto rispetto a questa in modo che le bolle di grande dimensione (12) prodotte dalla prima superficie concava (13) risalendo, vengano almeno in parte intercettate dalla detta seconda superficie concava (13').
9. 9. Fermentatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta superficie concava (13) comprende secondi mezzi comandabili di collegamento (19) atti a porre in comunicazione la camera (27) con la parte del tino (2) soprastante tale superficie (13).
10. 10. Fermentatore secondo la rivendicazione 3, caratteri zzato dal fatto che detta superficie concava (13) comprende un elemento periferico troncoconico (21) con il vertice rivolto verso l’alto, delimitato centralmente da un elemento cilindrico (22), tra le due superfici essendo prevista una luce di passaggio anulare comandabile (23).
11. 11. Fermentatore secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta luce anulare comandabile (23) comprende un toroide gonfiabile (24) per modificare la dimensione della luce (23).
12. 12. Fermentatore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il tino (2) comprende, in corrispondenza di detto diaframma (7), uno scarico (37) per far defluire parte della soluzione fermentata (6) insieme alle viancce del cappello (10).
13. 13. Fermentatore secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che il deflusso delle vinacce del cappello (10) avviene per gravità.
14. 14. Fermentatore secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che l’ingresso di detto scarico (37) è disposto in corrispondenza di una luce (20) del diaframma (7).
15. 15. Fermentatore secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detto scarico comprende un tubo (37).
16. 16. Fermentatore secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che detto scarico (37) comprende un’apertura posta sulle pareti laterali del tino in corrispondenza dell’altezza del diaframma (7).
17. 17. Fermentatore secondo quanto descritto ed illustrato e per gli scopi elencati.