Volgens het ‘Vlaams infocentrum voor de Land- en Tuinbouw’ daalt het aantal geproduceerde liters wijn dit jaar van zo’n 539.600 liter (2012) naar 286.300 liter in 2013. Het aantal wijnbouwers dat voor deze liters verantwoordelijk is blijft echter ongewijzigd op 63. Nu weten we allemaal dat er in België enkele flinke grote jongens tussen de wijnbouwers zitten die samen verantwoordelijk zijn voor het overgrote merendeel. Desondanks zal ook de kleinere wijnbouwer al gauw verantwoordelijk zijn voor meerdere honderden liters per oogstjaar. Deze hoeveelheid moet verschillende bewerkingen ondergaan zoals, van onsteler/kneuzer naar vat, van vat naar pers, van pers weer naar vat, van vat door de filter naar vat, enzoverder. Kortom, er moeten al gauw heel wat liters verplaatst worden ieder jaar en daarom dat een goede wijn/most-pomp al snel bij heel wat wijnbouwers tot de standaard uitrusting hoort. Het ideaal is natuurlijk dat je voor elke stap éénzelfde pomp zou kunnen gebruiken. Dat beperkt niet alleen de investering maar ook het onderhoud. Je moet immers slechts één set slijtage gevoelige onderdelen op stock leggen.
Een goede pomp kan dus een zegen zijn bij het wijn maken maar ook een onvermoede bron van ellende. Er zijn toch een aantal punten waar je moet op letten en bovendien staat de techniek niet stil. De variëteit aan pompen en technieken is zeer groot. Er komen zoveel technische disciplines tegelijk kijken bij het beoordelen dat pompen een vast kapittel vormen binnen menig ingenieursstudie. Gelukkig hebben heel wat pompsystemen een specifieke toepassing in de proces-industrie en zijn niet van toepassing voor de wijnbouwer. Hierdoor wordt de keuze al flink uitgedund. Voorts brengen een aantal begrippen meer duidelijkheid en wordt de uiteindelijke keuze zelfs erg beperkt ten overstaan van het aanbod op de markt. Daarom volgt hier enige vereenvoudigde uitleg over pompen.
Eerst moeten we enkele verschijnselen toelichten die specifiek voor wijn en most van toepassing zijn in het kader van pompen.
A. Begrippen.
1. Het medium.
Bij de aankoop van een pomp krijgt men vaak enige toelichting onder de vorm van technische specificaties. Over het algemeen zijn dit cijfers die gelden voor de verwerking van een vloeistof. Helaas voor de wijnbouwer gaat dit al niet op want een most is bijvoorbeeld geen vloeistof. Zelfs wijn bevat in zijn verschillende stadia een zeker percentage vast stof. Een mengsel van vloeistof met vaste stof is al onmiddellijk een eerste parameter die heel wat pomp-types uitsluit. Voorts kan een vloeistof verschillende gedragingen hebben. We spreken van newtoniaanse vloeistoffen en niet-newtoniaanse. Je kan al raden dat deze laatste heel wat complexer is en helaas behoort wijn en most tot deze laatste groep. Het effect hiervan brengt ons bij het volgende verschijnsel.
2. De schuifspanning (τ)
Newtoniaanse vloeistoffen zijn vloeistoffen van wie de viscositeit niet wijzigt ongeacht de schuifspanning. Voorbeeld : water, hoe hard je ook in water roert, de viscositeit zal niet wijzigen.
Bij niet-newtoniaanse vloeistoffen is dat echter niet zo. Voorbeeld : verf wordt door de schuifspanning verdund. Door te roeren zal de viscositeit dalen en verf zal dunner worden.
Een vloeistof kan dus gevoelig zijn voor bepaalde energie die erop uitgeoefend wordt. Wijn en most zijn zulke vloeistoffen.
Wanneer je energie uitoefent op een vloeistoffen door er bijvoorbeeld in te roeren dan kan je die energie opdelen in enkele verschillende componenten. Een daarvan is de schuifspanning. Schuifspanning is gedefinieerd als de spanning tussen twee opéénvolgende lagen bij een bewegende medium. Eenvoudig voor te stellen wanneer je boter op een boterham smeert. Op één niveau beweegt het medium nog (de boter op je mes) en op het andere niveau staat het medium stil (de boter hangt op je brood). Wanneer je nu het mes snel genoeg zou bewegen over het brood en het mes dicht genoeg tegen het brood zou houden, dan stijgt de spanning op de boter. Uiteindelijk zou deze spanning de structuur van de boter kunnen aantasten. Dat is wat er in een pomp ook kan gebeuren met wijn of most.
3. Cavitatie
Een vloeistof kan onder bepaalde omstandigheden overgaan naar een gasvormige toestand. Gassen die opgelost zijn in een vloeistof kunnen onder dezelfde omstandigheden dus ontsnappen aan de vloeistof. Meestal is een drukverlaging de oorzaak van deze overgang. Wanneer de druk dan terug stijgt dan keert dit fenomeen om. Voorbeeld: bij een pomp kan aan de toevoerkant de druk zo hoog zijn dat opgeloste lucht geen probleem vormt. In de pomp kan de druk echter zo laag worden dat de lucht vrijkomt als luchtbellen en dus ook meer ruimte inneemt in de pomp. Wanneer het medium iets verder in het pomphuis stroomt neemt de druk weer toe en klappen deze luchtbellen weer in. Deze schokgolven geven niet alleen een hoorbaar effect maar is bovendien erg schadelijk voor de pomp zelf. Afgezien hiervan, moet men volgende bedenken : stel dat een gas op die manier uit een wijn ‘getrokken’ wordt binnen in een pomp, dan is het zeer twijfelachtig of die op dezelfde manier zich terug in de wijn gaat oplossen op het einde van de pomp. Hoogstwaarschijnlijk zal je een ‘ander’ soort wijn verkrijgen na het pompen. Het oxidatie-effect van centrifugaalpompen is een gekend fenomeen.
Maar elk nadeel heeft ook een voordeel : Momenteel lopen er studies bij onze Aziatische collega’s om met geforceerde cavitatie via het verpompen van wijn om veroudering te versnellen maar resultaten heb ik hiervan nog niet vernomen.
B. Pompen
1. De centrifugaalpomp
De centrifugaalpomp is waarschijnlijk de meest voorkomende pomp in de procesindustrie. Deze pomp kan grote hoeveelheden vloeistoffen op efficiënte wijze verpompen.
Het principe is simpel. De vloeistof stroom centraal het pomphuis in en hieromheen draait een waaier die de vloeistof met kracht naar buiten zwiert en langs die weg de pomp verlaat. Het resultaat is dus ook steeds een flinke drukstijging. (afhankelijk van de waaier).
Voordelen van deze pomp zijn de lage kosten en de grote bedrijfszekerheid. Nadeel zijn echter het cavitatiegevaar en het feit dat pomp niet zelf-aanzuigend is. De pomp moet dus steeds lager staan dan de vloeistof die moet verpompt worden. (Dus wanneer je onderaan de tank kan aftappen is er geen probleem maar wel als de aanvoerslang langs boven in het vat de vloeistof zou moeten aanzuigen!) Voorts kan men een dergelijke pomp moeilijk ‘regelen’. Wanneer de pomp niet op zijn optimale rendementspunt kan draaien dan gaat hij snel veel energie vergen wat een laag rendement tot gevolg heeft. De schuifspanning die bij deze pomp wordt opgewekt is redelijk hoog. De kans dat de wijnkwaliteit hieronder gaat leiden is dus niet gering.
Deze pomp is dus zeker niet geschikt als pomp voor wijn.
2. De vloeistofringpomp
Dit wordt ook wel eens een zelfaanzuigende centrifugaalpomp genoemd. Het is een beetje te vergelijken met een centrifugaalpomp maar hier staat het pompwiel excentrisch ten opzichte van de as. Hierdoor ontstaat een gedeeltelijk gevuld pomphuis met een vloeistofring tegen de buitenzijde die ongeveer overal even dik is. (Vandaar de naam).
Deze pompen hebben het voordeel dat ze zelf aanzuigend zijn maar hebben voor een wijnbouwer het nadeel dat ze veel lucht in de vloeistof mengen. Hierdoor is ook deze pomp voor ons niet echt interessant. Ondanks dat kom je vaak in wijnkelders tegen om tanks te ledigen omdat deze pomp goed bestand is tegen droog lopen.
3. Flexibele waaier pomp
Deze pomp ligt dicht bij de centrifugaalpomp maar berust toch niet helemaal op hetzelfde principe. Bij deze pomp gaan rubberen schoepen de vloeistof voortbewegen van ingang tot uitgang.
Deze pompen (samen met de plunjerpompen) zijn de eerste pompen die in de wijnkelders werden ingezet. Nadeel bij deze pomp is dat deze pomp geen vaste materie kan verplaatsen wanneer de toevoerdiameter niet extreem groot is. Hierdoor is de pomp niet geschikt voor most. Voordeel is dan weer zijn prijs. Het meest gevoelige punt bij deze pomp is dat ze zeker nooit mag droog lopen want dan zal de frictie onmiddellijk zorgen voor een ‘verbrand rubber’-aroma.
4. Worm-pomp
Een wormpomp stuwt het medium voort door middel van een schroef. Het is een principe waarbij zonder problemen viskeuze stof en most kan verplaatst worden. Hier spreekt men ook niet meer van centrifugaalpomp die de vloeistof rond slingeren in een pomphuis, maar hier spreken we van een ‘verdringer’-pomp. De vloeistof wordt voortbewogen door ze in de ruimte weg te dringen.
Dergelijke pompen zijn eerder zeldzaam en worden alleen ingezet waar hun hoge prijs dat rechtvaardigt. Het grote contactoppervlak geeft snel aanleiding tot slijtage. Bijvoorbeeld wanneer je bentoniet hebt gebruikt in de most. Deze klei heeft een sterk abrasief karakter en kan de wormas van deze pomp beschadigen. Deze pomp kan ook zeker niet droog draaien. Ik vermoed dat niet gauw iemand een dergelijke pomp zal aanschaffen maar ik vermeld ze voor de volledigheid.
5. Lobbenpomp
De lobbenpomp is eigenlijk een bijzonder vorm van een tandradpomp en eveneens een pomp die werkt op het principe van de verdringing.
Deze pompen worden ingezet waar hoog viskeuze vloeistoffen moeten gepompt worden. De opgewekt schuifspanning op de vloeistof is laag en het debiet is zeer stabiel. Voorts zijn deze pompen redelijk compact en inzetbaar in nagenoeg ieder toepassing in de kelder. Wijn of most verpompen, druk generen op filters, … Nadeel bij deze pomp is dat er twee as-afdichtingen nodig zijn.
6. Plunjerpomp (of piston-pomp)
Deze pomp was reeds vroeg in de wijnkelders terug te vinden als de typische most-pomp. Het principe is eenvoudig. Een piston of plunjer verdringt het medium dat zich in een cilinder bevindt.
Dit principe kan eenvoudig meertraps uitgevoerd worden zoals op de rechtse afbeelding.
De vloeistof wordt letterlijk door de kleppen uit de drukkamer geperst. Je kunt al raden dat dit systeem veel pulsatiegolven opwekt in de vloeistof. Voortdurend samenpersen en ontspannen veroorzaakt dan ook de nodige spanningen en dus ook schuifspanning op de vloeistoffen. Daarom dat deze pompen ondertussen nagenoeg verdwenen zijn uit de wijnkelders.
7. De peristaltische pomp
De peristaltische pomp (ook wel eens slangenpomp of labo-pomp genoemd) is een verdringerpomp die successief de vloeistof uit een flexibele slang voortstuwt.
Dit pomptype combineert een hele hoop voordelen bij elkaar. Het medium heeft uitsluitend contact met de slang en nooit met andere materialen. Er zijn geen dichtingen die kunnen lekken. Onderhoud is eenvoudig en beperkt zich meestal tot het uitwisselen van de slang. Het debiet is zeer goed regelbaar door middel van de draaisnelheid. Schuifspanning wordt er nauwelijks opgewekt. Ze is wel zelfaanzuigend maar heeft een relatieve lage uitvoerdruk. Enkele nadelen van deze pomp: één is dat hij net als een plunjerpomp ook schokgolven opwekt in de vloeistof weliswaar niet zo ernstig als bij een plunjerpomp omdat de elasticiteit van de slang een gedeelte van de schok opvangt. Een tweede nadeel kan zijn de uitgangsdruk. Met een peristaltische pomp kan je geen zware druk uitoefenen (als je dat überhaupt al zou willen doen) om dat de druk beperkt is door de elasticiteit van de slang. Als de druk te hoog op loopt dan blaast de slang op. Voor iemand die wijn liever met zachtheid wenst te behandelen is dit dus eerder een veiligheid dan een nadeel.
Dit is een pomp dit al een overweging waard is. Een ander voordeel van deze pomp is dat ze zelfs in zeer kleine uitvoeringen en debieten beschikbaar is (toepassing in labo’s) en dus ook voor de hobby-wijnbouwer een bereikbaar iets is. Nog een voordeel is de reiniging. Je vervangt het stuk kunststof slang in de pomp en alle risico’s zijn geweken.
8. Membraanpomp
De membraanpomp is eigenlijk een afgeleide van de plunjerpomp waarbij de plunjer is vervangen door een membraan. Deze pomp heeft in de chemische proces-industrie is zeer korte tijd een vaste plaatst veroverd en hierdoor ook zijn intrede gemaakt in de wijnindustrie. (zeker waar het betreft de de hoog-volume-wijnhuizen). De pomp is net als de vorige vrij van dichtingen waardoor luchtcontact gemakkelijk te voorkomen is. Omwille van zijn herkomst uit de chemische industrie waar deze pomp ook licht ontvlambare of explosieve vloeistoffen kan verwerken, wordt de pomp vaak aangedreven door perslucht wat in vochtige omstandigheden zeker veiliger is dan elektrisch. Net als een plunjerpomp veroorzaakt een membraanpomp flinke schokgolven in de vloeistoffen. Om dit te verhelpen wordt de pomp meestal dubbel uitgevoerd en soms nog van een bijkomend expansie vat voorzien. De schuifspanning in een membraanpomp zijn merkelijk lager dan die in een plunjerpomp maar toch nog wel iets aanwezig.
Click op de afbeelding om de animatie te zien
Click op de afbeelding om de animatie te zien
Een dubbelmembraanpomp heeft het voordeel dat hij nog een behoorlijke uitgangsdruk kan generen mocht dit nodig zijn. Hij is ook zelfaanzuigend en kan zonder problemen zowel sap als most verpompen. De betrouwbaarheid is hoog en een perslucht aangedreven versie is best onderhoudsvriendelijk. De constructie van zo’n pomp is wel iets complexer dan een peristaltische pomp en daarom is deze pomp ook wel wat duurder. Deze pomp is dan ook een goede keuze maar dan eerder voor de professional met hogere volumes.
Conclusie
Met de huidige stand der techniek lijken de meest aangewezen pomptypes voor de wijnbouwer ofwel de peristaltische pomp te zijn ofwel de dubbelmembraanpomp.
Om een idee te geven van de prijs : voor een goeie membraanpomp (dubbel) met een debiet van ca. 100 liter/minuut betaal je tussen de 400 en 600 euro neer. Voor een peristaltische pomp met vergelijkbaar debiet zit je tussen 250 en 450 euro. Natuurlijk zal je zeker goedkopere versies terugvinden op de Chinese ‘lookalike’-internetmarkt. Ik raad je aan om met de aankoop van een pomp niet lichtzinnig om te springen. Denk op langere termijn en ga voor kwaliteit. Stel zeker volgende vragen aan de leverancier :
-1- Is de pomp geschikt voor voedingsmiddelen te pompen? (certificaat?)
-2- hoe lang garandeert hij wisselstukken te kunnen leveren?
-3- hoe maak ik mijn pomp steriel ?
-4- wat moet ik doen voor de winter berging ? (langdurig non-actief)
Altijd nuttig : gebruik het netwerk van collega-wijnbouwers en ga eens een kijkje nemen bij iemand en luister eens naar zijn ervaringen met zijn pomp. Succes!
