ワインタンク内の低熱勾配による二相流の実験とCFDによる複合的アプローチ．軽い澱の再懸濁への応用

Combined Experimental and CFD Approach of Two-Phase Flow Driven by Low Thermal Gradients in Wine Tanks: Application to Light Lees Resuspension.

• Fabien Bogard
• Fabien Beaumont
• Yann Vasserot
• Florica Simescu-Lazar
• Blaise Nsom
• Gérard Liger-Belair
• Guillaume Polidori

抄録

ワイン醸造において、清澄化と安定化は、ワイン中に懸濁している不溶性物質（澱と呼ばれる）を瓶詰め前に除去するプロセスです。ワインの全量の2～4%を占めるのが軽粕です。状況によっては、澱の再懸濁が起こることもあります。澱の再浮遊は、タンクに貯蔵されたワインとセラーの環境との間の温度差に起因しています。レーザートモグラフィー技術を用いた実験室規模の研究では、軽い澱が入ったワインタンクと外部環境との間の低い（正または負の）熱勾配が、自然対流による物質移動を引き起こすことが示されています。これらの知見を実物大タンクに外挿すべく，オイラー-オイラー多相CFDモデルを適用し，24時間サイクルの温度変化に対する二相流の挙動をシミュレーションした．ワインと澱の温度と時間依存性のある流動パターンを数値的に解析した結果，低い熱勾配が澱を再懸濁させるのに十分な流体エネルギーを誘導することが確認され，実験結果が実物大タンクに外挿できることが示された．

In winemaking, clarification and stabilization are the processes by which insoluble matter suspended in the wine (called lees) is removed before bottling. The light lees represent 2-4% of the total wine volume. Under certain circumstances, resuspension of lees may occur. The resuspension of lees has been attributed to temperature variations between the wine stored in tanks and the environment of the cellar. From in situ, laboratory-scale studies involving laser tomography techniques, it was shown that low (positive or negative) thermal gradients between a wine tank containing light lees and its external environment induce mass transfer by natural convection. To extrapolate these findings to full-scale tanks, an Eulerian-Eulerian multiphase CFD model was applied to simulate the two-phase flow behavior as a function of temperature variations on a 24-h cycle. Numerical temperature and time-dependent flow patterns of both wine and lees confirm that low thermal gradients induce sufficient fluid energy to resuspend the lees, thus showing that the laboratory results can be extrapolated to full-scale tanks.