Impiantistica enologica

Impiantistica Enologica

I. INTRODUZIONE E PRINCIPI FONDAMENTALI

1. Impiantistica e Qualità del Vino

2. Metrologia e Normativa

3. Energia e Rendimento

4. Idrostatica (Liquido Fermo)

5. Idrodinamica (Liquido in Movimento)

6. Termotecnica ed Elettricità

II. MACCHINARI E MOVIMENTAZIONE

7. Lavorazione di vendemmia

8. Pompe Enologiche

III. FERMENTINI E MACERAZIONE

9. Materiali e Tipi di Fermentini

10. Tecniche di Macerazione

IV. SEPARAZIONE E STABILIZZAZIONE

11. Pressatura

12. Filtrazione

13. Gas Tecnici

Impiantistica enologica

E’ l’insieme di macchine e impianti usati in cantina, dall’ingresso dell’uva fino all’imbottigliamento.​

Comprende: protocolli di lavoro, organizzazione dei cantieri, dimensionamento e regolazione delle macchine,

sicurezza, ergonomia, ottimizzazione dei processi, sensoristica e controllo.​

​

Il processo enologico dipende fortemente dagli impianti. Tutto ciò che riguarda l’impianto va ad influenzare la

qualità e il profilo del prodotto finale, anche per quanto riguarda i microrganismi che lavorano in modo diverso

in base alle condizioni create proprio dagli impianti stessi.​

Esempi​

1. La dimensione della vasca di fermentazione influenza l’aroma finale più del ceppo di lievito.​

2. Anche il materiale del contenitore di affinamento modifica il vino:​

■​ →

Acciaio ambiente riduttivo.​

■​ →

Cemento non vetrificato ambiente ossidativo, simile all’anfora.​

■​ →

Tonneau nuovo rilascia molti tannini.​

■​ →

Tonneau vecchio rilascia meno tannini.​

■​ →

Anfora (terracotta) ambiente ossidativo, può rilasciare componenti che

interagiscono con il vino.

L’impiantistica è spesso sottovalutata, ma ha un ruolo fondamentale nella produzione del vino. Conoscere e

saper usare gli impianti significa controllare meglio i processi e la qualità finale.​

Metrologia, Sistema Internazionale e Normativa

Perché servono le misure ? Per la tutela dei consumatori garantendo che le misurazioni siano corrette e

affidabili.​

Oltre alla metrologia legale, ci sono altre norme di sicurezza e responsabilità (prodotti difettosi, informazione

del consumatore, certificazioni qualità).​

Dal 18 marzo 2007 sono regolati ufficialmente vari strumenti: contatori di acqua, gas, elettricità, calore,

strumenti automatici di pesatura, tassametri, misure materializzate, strumenti per dimensioni e analizzatori di

gas di scarico.​

Tipi di Metrologia

●​ Metrologia tecnico-scientifica: realizza e diffonde le unità di misura per ricerca e industria, anche in

condizioni estreme; partecipa a programmi internazionali.​

●​ Metrologia legale: applica le leggi sulle misure per garantire trasparenza e correttezza nei commerci.​

Organizzazione in Italia: Con la Legge 273/1991 fu creato il Sistema Nazionale di Taratura (SNT), che assicura

la riferibilità delle misurazioni ai campioni nazionali.​

Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI)

Nato nel 1960 per uniformare le unità a livello mondiale e rendere riproducibili le procedure scientifiche.​

●​ 7 unità fondamentali:​

○​ →

metro (m) lunghezza​

○​ →

kilogrammo (kg) massa​

○​ →

secondo (s) tempo​

○​ →

ampere (A) intensità elettrica​

○​ →

kelvin (K) temperatura​

○​ →

mole (mol) quantità di sostanza​

○​ →

candela (cd) intensità luminosa​

Regole di scrittura: nomi minuscoli, simboli maiuscoli se derivano da persone (es. A per Ampere).​

Unità derivate

Si ottengono combinando le unità fondamentali

Usi pratici in cantina:

●​ →

Hz frequenza per calcolare la corrente elettrica​

●​ →

N forza per pesi, da piccole quantità (SO₂) fino ai quintali d’uva (ricordare: 1 kgP ≈ 1 N/9,81 m/s²).​

●​ →

Pa/bar pressione di macchinari e gas (1 bar = 10⁵ Pa). ricordando che i Pa=hgP/

m2 mentre i bar=kgP/cm2

●​ →

J lavoro (forza × spostamento).​

●​ →

W potenza.​

●​ potenziale elettrico v

●​ resistenza elettrica

●​ conduttanza elettrica s Multipli e sottomultipli

→

In commercio serve la precisione gli strumenti

devono essere tarati (controllati dal SNT).​

Esempio: Errori di misura portano a conseguenze

pratiche:​ ○​ →

una bilancia rotta in vendemmia

errata distribuzione mosto nelle vasche.​

○​ →

errore nel peso di SO₂ o tannini

dosaggi scorretti, con possibili danni al vino e rischi

per il consumatore.​

Unità non SI ma ammesse

●​ ′,

Minuto (min), ora (h), giorno (d), grado (°,

″), litro (L), tonnellata (t), bar.​

●​ Si usano ancora, ma devono

progressivamente essere sostituite con unità SI (es.

kW al posto di cavalli vapore).​

Energia

L’energia è definita come la capacità di un corpo o di un sistema di compiere un lavoro. Essa non si crea e non si

distrugge, ma si trasforma da una forma all’altra. In fisica il lavoro è dato dal prodotto tra la forza applicata su

un oggetto e lo spostamento che esso compie, mentre la potenza rappresenta la quantità di lavoro svolto in una

determinata unità di tempo.

In un’azienda vitivinicola l’energia ha un impatto rilevante sia sul piano economico, poiché incide sui costi di

produzione, sia sul piano della sostenibilità, considerando che l’agricoltura, pur essendo intrinsecamente legata a

cicli naturali, deve comunque fare attenzione a ridurre sprechi e a utilizzare fonti rinnovabili. La principale fonte

di energia in agricoltura è il sole, che consente alle piante di produrre energia chimica sotto forma di zuccheri

attraverso la fotosintesi.

Le diverse forme di energia hanno caratteristiche e limiti specifici. Il calore, ad esempio, è la forma più difficile

da sfruttare perché tende ad aumentare l’entropia delle molecole. L’energia elettrica è essenziale per molte

attività di campo e di cantina, ma presenta il difetto di non poter essere accumulata facilmente: deve essere

prodotta in quantità esattamente corrispondenti al fabbisogno, come avviene nei contratti domestici in cui, ad

esempio, viene fornita una disponibilità di 3 kW. L’energia chimica, invece, è quella contenuta nei combustibili

utilizzati dai trattori e dalle macchine agricole, così come negli zuccheri prodotti dalla pianta.

Macchine

La trasformazione dell’energia è resa possibile dalle macchine, che possono essere organiche, come gli animali

e le piante, oppure inorganiche, come automobili, turbine, pompe e motori endotermici, i quali convertono

l’energia chimica del combustibile in energia meccanica.

Principali unità di misura utilizzate

● →

Btu British thermal unit. Unit. del sistema tecnico anglosassone di misura della quantit. di

calore, dell’energia e del lavoro

● →

Kcal kilocaloria. Unit. di misura dell’energia. 1 kcal = 4186,79 J

● →>

J joule. Unit. di misura dell’energia, del lavoro e del calore nel Sistema internazionale

● →

tep tonnellata equivalente di petrolio.

● →

kWh chilowattora. Unit. di misura dell’energia, definita come l’energia necessaria a

fornire una potenza di un kW per un’ora. kW x ore.

● →

tec tonnellata equivalente di carbone L’energia non rinnovabile è quella che si consuma più

rapidamente di quanto possa rigenerarsi. Ne fanno parte i

combustibili fossili come petrolio, carbone e metano, il cui

impiego porta a un progressivo esaurimento delle riserve

disponibili.

Fonti e forme di energia

Le fonti di energia sono numerose e si trasformano in

diverse forme. Il sole rappresenta una fonte primaria e

fornisce energia luminosa e termica; l’acqua permette di

sfruttare l’energia potenziale; l’atomo è alla base

dell’energia nucleare; il vento produce energia eolica. Tra le fonti fossili, carbone, petrolio e metano liberano

soprattutto energia termica, mentre il calore interno della Terra genera energia geotermica e i rifiuti possono

fornire sia energia termica sia chimica. Accanto alle fonti, esistono anche varie forme di energia: la potenziale

può trasformarsi in cinetica, mentre altre tipologie sono la meccanica, l’elastica, la sonora e la radiante.

Rendimento energetico

Rendimento pompa enologica η,

Il rendimento di una pompa enologica, indicato con la lettera greca rappresenta il rapporto tra l’energia utile

ottenuta e quella fornita al sistema. In teoria, la pompa enologica dovrebbe trasformare direttamente l’energia

elettrica in energia idraulica, ma in realtà il processo è più complesso. L’energia elettrica proveniente dalla

corrente viene prima convertita in energia meccanica, che serve ad azionare la pompa; successivamente

quest’ultima trasforma l’energia meccanica in energia idraulica. Per questo motivo, nel calcolo del rendimento

complessivo di una pompa enologica è necessario considerare due diversi rendimenti parziali: quello

elettrico-meccanico e quello meccanico-idraulico.

Ogni trasformazione energetica comporta inevitabili perdite e quindi un rendimento specifico. Quando le

trasformazioni sono più di una, il rendimento globale del sistema si ottiene moltiplicando i singoli rendimenti.

Un esempio di miglioramento delle prestazioni energetiche è rappresentato dall’uso del turbocompressore e

dell’intercooler negli impianti di raffreddamento, che hanno contribuito ad aumentare il rendimento dei motori

endotermici.

Esempi di rendimenti

Analisi energetica sistemi agricoli

Nell’analisi energetica dei sistemi agricoli è importante distinguere anche l’energia diretta da quella indiretta.

L’energia indiretta corrisponde al costo energetico di produzione di un macchinario o di una struttura, e deve

essere distribuita sull’intera durata della sua vita utile: ad esempio, un trattore può essere ammortizzato in circa

dieci anni, mentre una struttura fissa come un edificio agricolo può avere una durata di un secolo.

Concetti base del settore energetico

Per capire il dibattito sull’energia è importante conoscere alcuni termini chiave. Prima di tutto, bisogna

fonti energetiche vettori energetici.

distinguere tra e Le fonti sono forme di energia che troviamo in natura,

come petrolio, sole, vento o acqua. I vettori, invece, servono a trasportare l’energia dalle fonti ai luoghi di

consumo, come l’elettricità, l’idrogeno o la benzina. Ad esempio, l’elettricità non è una fonte primaria, ma un

vettore molto versatile prodotto dalle fonti. densità di energia densità di potenza.

Due concetti utili per confrontare le fonti energetiche sono la e la La

densità di energia indica quanta energia è immagazzinata in un certo volume o peso; ad esempio, l’uranio ha

un’energia altissima rispetto a una batteria. La densità di potenza indica quanto velocemente si può erogare

l’energia per unità di superficie: un impianto eolico ha bassa densità di potenza, mentre una centrale nucleare è

rendimento

molto più potente. Il indica invece quanto efficacemente l’energia viene trasformata e quanta si

perde durante il percorso dalla fonte al consumo finale.

Risorse, consumi e ambiente

Analizzando l’uso storico delle risorse energetiche, diventa chiaro che servono cambiamenti profondi, non solo

piccoli interventi, per ridurre l’impatto ambientale globale.

Etica e comunicazione corretta e professionale.

La comunicazione scientifica sull’energia deve essere Significa studiare bene il tema,

conoscere le opinioni di diversi esperti e agire con comportamento etico sia personale sia professionale. Un

approccio basato sull’allarmismo o sull’integralismo ambientale può invece avere effetti negativi: può bloccare

l’innovazione (fenomeno NIMBY), causare danni involontari continuando a usare vecchie soluzioni come il

petrolio e rallentare le decisioni importanti, facendo perdere tempo prezioso per adottare provvedimenti

strutturali a lungo termine.

Idrotecnica

Si distingue in idrostatica e idrodinamica:

-​ Idrostatica: cioè processi in cui il liquido rimane fermo

-​ Idrodinamica: dove invece il liquido è in movimento

L’idrotecnica studia il comportamento dei fluidi e tiene in considerazione la pressione, sia nei fluidi statici

(idrostatica) sia in quelli in movimento (fluidodinamica). La pressione è fondamentale per progettare impianti

idraulici, pompe, condotte e opere come dighe e acquedotti.

P= F/A F= FORZA A=SUPERFICIE P IN Pascal = 1N/m^2

→

Si usa spesso il bar 1 bar = 105 Pa

Lo strumento di misura della pressione . il manometro.

IDROSTATICA

Legge di Pascal (P = F/A)

“La pressione esercitata in un punto della massa liquida si trasmette inalterata in ogni altro punto di

essa ed alle pareti del fluido.”

esempio

Il torchio idraulico è un’applicazione classica della legge di Pascal e del principio dei vasi comunicanti.

1.Pressione sul pistone piccolo: Sul pistone piccolo, di area A, applichiamo una forza F.​

La pressione esercitata è:

P=F/A

2. Trasmissione della pressione (Legge di Pascal)

La legge di Pascal dice che questa pressione si trasmette inalterata a tutto il fluido.​

Quindi sul pistone grande, di area A′, la pressione sarà la stessa:

P=P′

3. Forza sul pistone grande

Sul pistone grande agisce quindi una forza F′: P′=F′/ A′

Uguagliando le pressioni: F/A=F/′A′

Da cui ricaviamo: F′=A′A⋅F

se l’area del pistone grande è molto maggiore di quella del pistone piccolo, la forza F′ risulta enormemente

amplificata.

4.Il principio dei vasi comunicanti entra in gioco perché il liquido, essendo incomprimibile, si sposta in modo

che i due livelli (h e h′) si bilancino. La condizione è:

A⋅h=A′⋅h′

che garantisce la conservazione del volume del fluido spostato.

Legge di Stevino

“La pressione su ciascun elemento di superficie immersa in un liquido . indipendente dallo

orientamento ed . data dal prodotto del peso volumico (Ɣ) del liquido e il dislivello dalla superficie

liquida (cio. dall’altezza).”

Formula: P=γ⋅h​

○​ P = pressione idrostatica​

○​ γ = peso specifico o peso volumico​

○​ h = profondità del punto considerato sotto la superficie del liquido​

La pressione non dipende né dalla forma né dall’orientamento della superficie, ma solo dall’altezza della

colonna di liquido.​

Densità e peso specifico

●​ →

Densità (ρ\rhoρ): massa/volume kg/m³​

●​ →

Peso specifico (γ\gammaγ): forza/volume N/m³,

Differenza fondamentale:​

○​ →

densità quanta massa c’è in un volume​

○​ →

peso specifico quanta forza (peso) c’è in un volume

La densità. in enologia si utilizza per monitorare l’andamento della fermentazione alcolica, osservando

la variazione della densit. giornalmente. Questo perch. il mosto ha una densit. elevata a causa della

presenza degli zuccheri, superiore a quella dell’acqua. Col procedere della fermentazione la densit.

diminuir. progressivamente dato che l’alcol ha densit. minore rispetto agli zuccheri e all’acqua e di

conseguenza il vino avr. densit. minore dell’H2O.

Per agire al meglio sugli arresti di fermentazione . consigliato eseguire campionamenti pi. di una

volta al giorno, cos. da evitare di prendere troppo in ritardo questi problemi.

Ricordiamo quindi che l’acqua a densit. pari ha 1000 kg/m3, il mosto ha una densit. superiore a

quella dell’acqua che risulta essere circa 1080 kg/m3 (pu. essere anche 1100 kg/m3 per il mosto fiore

come 1001 kg/m3 quando vi . poco residuo zuccherino) e il vino che ha una densit. minore rispetto

all’acqua che arriva al minimo verso 990 kg/m3 (deve essere almeno sotto 999 kg/m3 e solitamente .

circa 995kg/m3 ). Se quindi quando raggiungiamo i 1000 kg/m3 non vi sono pi. variazioni vuol dire

che abbiamo un residuo zuccherino e che rischiamo un arresto di fermentazione.

Collegamento alla cantina

La legge di Stevino legata alla densit. . utile in cantina anche per misurare la forza che il liquido esercita sulla

portella, onde evitare che essa ceda a causa del peso del liquido.

1.​ Nelle vasche di fermentazione, la portella subisce la pressione del liquido sopra di essa.​

2.​ Secondo Stevino:​

○​ → → →

Più in basso è la portella maggiore h maggiore P più forza sullo sportello.​

○​ → γ\gammaγ →

Più densa è la soluzione (mosto concentrato di zuccheri) maggiore più

pressione.​

○​ →

Superficie della portella più grande forza totale maggiore (perché F=P⋅S).​

3.​ Da qui deriva la scelta della portella:​

○​ →

Vino rosso con vinacce apertura verso l’esterno, per non bloccarsi.

○​ →

Altri casi apertura verso l’interno, più resistente alla pressione.​

Principio dei vasi comunicanti

E’ una conseguenza della legge di stevino che vede due liquidi raggiungere la stessa altezza quando

connessi tra di loro. In enologia vede la sua applicazione per la livella esterna ai vasi vinari che serve

a capire a che livello e volume sia il liquido dentro un vasca. Questo perché. aprendo il rubinetto del

vaso vinario a contatto con la livella il liquido inizierà. a salire fino a raggiungere la stessa altezza del

liquido dentro la vasca. Quando il liquido del vaso vinario calerà