Товарів: 0
На суму: 0 грн
Глава 6. ОСВІТЛЕННЯ ВИН ЗА ДОПОМОГОЮ ФІЛЬТРУВАННЯ ТА ЦЕНТРИФУГУВАННЯ
ФІЛЬТРАЦІЯ
Фільтрування — це загальний метод розділення двох фаз, наприклад твердої та рідкої, шляхом проходження через пористу мембрану, яка утворює фільтр і утримує тверду фазу. Проходячи через фільтр, рідина освітлюється. Отже, фільтрація є різновидом освітлення.
Практика фільтрації вина створює дві проблеми: по-перше, проблема якості, яка стосується ефективності фільтрації, ступеня отриманої прозорості, кількості зважених часток і мікроорганізмів, які утримуються фільтром, зберігаючи смакові характеристики обробленого вина; по-друге, проблема кількості (продуктивність фільтра і її зниження, оскільки домішки осідають на фільтруючому шарі, поступово спричиняючи його забивання, або засмічення). Для виробництва необхідно, щоб фільтрація забезпечувала прозорість вина при достатній швидкості течії. Обсяг вина, який можна обробити на фільтруючому шарі, доки він практично не закупориться, називається «циклом фільтрації».
Фільтр - це апарат, що складається з проникної підкладки, поверх якої покладено фільтруючий шар, і більш-менш складної механічної системи для подачі каламутної рідини під постійним тиском і видалення освітленої рідини. Відомо велика кількість моделей фільтрів, а також багато методів фільтрації в залежності від природи використовуваних фільтруючих матеріалів, способів підготовки і використання фільтруючих шарів.
Останній повинен складатися з волокнистих або пористих продуктів або фільтрувального середовища, ущільнення та ущільнення якого створює проникне середовище з більш-менш тонкими порами та каналами. Основними матеріалами, які використовуються як фільтруючі шари, є целюлоза, азбест, їх суміш, діатомова земля, суміш її з целюлозою та азбестом, перліт.
Фільтрувальні шари можуть бути складені різними способами: насиченням або намивом, у вигляді маси, картону або пластин. Відомі також тонкі мембрани з ефірів целюлози і подібних полімерів з каліброваними порами.
Це речовина, яка є основою будь-якої перегородки рослинних клітин. Целюлоза утворюється шляхом конденсації великої кількості молекул глюкози. Він складається з довгих ланцюжків простих молекул періодичної структури, які зчіплюються одна з одною в регулярному чергуванні. Макромолекули целюлози, що складаються приблизно з сотні молекул целобіози, розташовані лінійно і утворюють дрібні волокна.
Для приготування фільтруючих шарів використовується очищена біла паперова маса. Його добувають із деревини, яка була спеціально оброблена шляхом подрібнення та хімічного розкладання для розчинення лігніну. Ці дрібні волокна у вигляді стрічок, трубочок і циліндрів мають діаметр від 10 до 50 мкм і довжину від 0,5 до кількох міліметрів (рис. 6.1). Вони мають велику контактну поверхню і насичені рідиною. В окремих випадках застосовують подрібнені та розколоті волокна (рис. 6.2).
Рис. 6.1. Волокна целюлози (збільшено в 200 разів).
Рис. 6.2. Волокна целюлози, розрізані та розірвані (збільшено у 200 разів).
Волокна целюлози складають основу фільтрувального паперу і картонних фільтрувальних пластин. Целюлоза також може бути у вигляді порошку, пластівців, піни для приготування наповнювачів фільтруючих шарів. Вибілена бавовна також використовується або у вигляді тканини, обробленої флісом, як підкладка для найтонших фільтруючих шарів, або у вигляді щільного повсті, який має фільтруючі властивості завдяки великій товщині.
Целюлоза для фільтрації використовується в чистому вигляді. Він містить лише сліди катіонів: 50 мг/кг кальцію, магнію, сліди заліза. Целюлоза нейтральна, але багато препаратів вимагають її промивання, щоб запобігти «паперовому» смаку, який вони надають першому вину.
Целюлоза має властивості нерозчинного, диспергованого колоїду (набухання і вбирання). Його адсорбуючі властивості обговорюються нижче.
Волокна целюлози поглинають воду. Целюлоза містить близько 6% хімічно зв'язаної води, решта утримується капілярами. Поглинання води викликає збільшення розмірів макромолекул і, як наслідок, волокон. Збільшення довжини волокна незначне в порівнянні зі збільшенням діаметра, який може збільшуватися на 20%, внаслідок чого змінюється пористість шарів целюлозного фільтра, що впливає на його пропускну здатність.
Максимальне набухання целюлози, як і інших колоїдів, відбувається в чистій воді, тому продуктивність пластини фільтра, набряклої в демінералізованій воді, поступово знижується, що схоже на засмічення фільтра. Катіони, присутні у воді, змінюють набухання. Явище набухання (набухання), очевидно, викликано електростатичним відштовхуванням між частинками целюлози, які внаслідок її іонізації мають надлишковий негативний заряд. При високих концентраціях розчину катіони створюють захисний ефект від електростатичного відштовхування і, таким чином, зменшують набухання. Звідси також можна зробити висновок, що вино, безсумнівно, може викликати набухання целюлозних шарів, але менше, ніж вода.
Для фільтрації використовується хризотил, або білий азбест. Це силікат магнію Mg3Si2O5(OH)4. Найбільш поширеними домішками в цьому мінералі є залізо, алюміній, кальцій і ін. Азбест має вигляд надзвичайно тонких кристалічних ниток діаметром не більше 20 мм, об'єднаних в паралельні пучки, розташовані в твердих породах.
Перед використанням азбест-сирець подрібнюють, просівають, відокремлюють у потоці повітря, очищають хімічною обробкою, промивають і знепилюють. Якісний азбест не повинен містити сторонніх іонів і мати тонку гнучку структуру з досить довгими волокнами. Азбест має високу стійкість до хімічних речовин і вогню, має сильні адсорбуючі властивості, тобто його волокна здатні закріплювати найдрібніші частинки на своїй поверхні в результаті адгезії (прилипання), а також за рахунок електростатичних і кінетичних сил. Оскільки неможливо повністю перевести азбест в стан елементарного волокна, в азбестовому порошку в фільтруючих шарах можна знайти нитки в переплутаному вигляді і різного розміру.
Рис. 6.3. Волокна азбесту (збільшено в 200 разів).
Залежно від тонкості помелу і характеру сумішей волокна фільтрувальних пластин можуть мати діаметр менше 1 мкм і довжину від 20 до 50 мкм і більше. На рис. 6.3 показані волокна азбесту, які спостерігаються за допомогою мікроскопа.
У поєднанні з різною кількістю целюлози азбестові волокна використовуються для виготовлення більш-менш щільних фільтрувальних пластин. Азбестові волокна служать для зменшення пористості досить широких каналів глибоко в целюлозі. Таким же чином збільшується площа поверхні (приблизно 1 м2 на 1 г азбесту) і затримуються мікроорганізми та зважені колоїдні частинки.
У суміші з діатомітовою землею азбест також використовується для приготування наповнювачів фільтрів. Азбест дозволяє отримати більш специфічні шари, які легко відділяються від підкладки, а також знижує ризик появи тріщин у фільтруючому шарі.
Азбестові волокна дуже поширені в природі, у повітрі, джерельній воді та тканинах тварин.
Діатоміт - природний камінь кременистої природи, що складається з щільно ущільнених і скам'янілих раковин, мікроскопічних діатомових водоростей. У природі зустрічається у вигляді білої, більш-менш чистої породи, легкої, м’якої на дотик, пористої структури. Після обробки каменю скелети діатомових водоростей, а точніше їх уламки, перетворюються на надзвичайно пористий порошок, маса 1 л якого в залежності від якості коливається від 100 до 250 г (у неущільненому вигляді). З цього випливає, що фільтруючий шар займає 80% загальної маси (властивість, дуже сприятлива для фільтрації). Підраховано, що 1 г діатоміту має площу поверхні від 20 до 25 м2. Під мікроскопом його вигляд може бути різним залежно від походження (море чи озеро) і способу обробки.
Діатомові водорості часто плутають з радіоляріями — найпростішими мікроскопічними тваринами, кремнистий скелет яких утворений плоскими або порожнистими голками. Цю викопну породу також називають інфузорною землею. У повсякденному мовленні всі подібні порошки, що містять діоксид кремнію, називають діатомовою землею, настійкою або кизельгуром (в перекладі з німецької «частка діоксиду кремнію»).
Дані про діатоміт можна знайти у Paronetto і Dal Qing (1954), Berry (1973) і в багатьох звітах. Зокрема, Berry повідомляє, що спеціалізоване виробництво постачає діатоміт трьох видів.
Рис. 6.4. Діатомітовий порошок, якість №1 (дуже дрібний) (збільшено в 200 разів).
Рис. 6.6. Діатомітовий порошок, якість № 3 (дуже пористий) (збільшений у 200 разів).
Рис. 6.5. Діатомітовий порошок, якість №2 (пористий) (збільшено в 200 разів).
Випробування діатоміту проводяться для визначення вмісту вологи, втрат під час обсмажування, залишку сита № 22 (AFNOR), уявної щільності, гранул, пористості та швидкості фільтрації, хімічної чистоти та ідентифікації піску.
Відомо велика кількість різних діатомітів, які можна класифікувати в залежності від пористості, тобто розміру частинок. На рис. 6.4-6.7 наведено мікрофотографії чотирьох видів діатоміту, які забезпечують фільтрацію вина. У таблиці 6.1 показаний гранулометричний склад цих діатомітів, а на рис. 6.8 відповідні криві продуктивності, побудовані в точно порівнянних умовах.
Таблиця 6.1
Вміст (у %) різних часток у промислово вироблених діатомітах
Кількість партій діатоміту | Середній діаметр частинок, мкм | ||||||
0-5 | 5-10 | 10-20 | 20-30 | 30-50 | 50—100 | 100+ | |
№ 1 (рис. 6.4) | 20 | 23 | 37 | 9 | 6 | 2 | 3 |
№ 2 (рис. 6.5) | 10 | 20 | 39 | 12 | 8 | 5 | 6 |
№ 3 (рис. 6.6) | 5 | 14 | 43 | 15 | 10 | 7 | 6 |
№ 4 (рис. 6.7) | 4 | 9 | 35 | 19 | 13 | 13 | 7 |
Рис. 6.7. Діатомітовий порошок, якість №4 (дуже пористий) (збільшений у 200 разів).
Рис. 6.8. Продуктивність кізельгурових фільтрів різної якості, виміряна пропусканням води під час безперервного промивання фільтруючого шару зі швидкістю 100 г/гл (тиск 1 бар).
У табл. 6.2 порівнюються дані хімічного аналізу двох діатомітів з абсолютно різними фільтраційними властивостями, а в табл. 6.3 наведено деякі характеристики промислових діатомітів.
Проникність фільтруючого шару діатоміту, тобто одна з властивостей діатоміту, вимірюється в одиницях Дарсі;
Таблиця 6.2
Дані хімічного аналізу двох діатомітів
Таблиця 6.3
Характеристика деяких діатомітів різного походження (за Berry, 1973)
1 Дарсі – проникність фільтруючого матеріалу, який, утворюючи шар товщиною 1 см, пропускає 1 см3/(с-см2) прозорої рідини в’язкістю 1 сП під тиском 1 бар. Відомі різні фільтруючі засоби, проникність яких коливається від 0,05 до 32 Дарсі. Проникність 8 дарсі відповідає підвищеній проникності з вільним фільтром із низькою фільтрацією, а 2 дарсі відповідає низькій проникності та щільній фільтрації.
Його отримують шляхом обробки вулканічної породи, в структурі якої є елементи більш-менш сферичної форми, що нагадують перлини. Це силікат гідроксиду алюмінію. Той факт, що природний камінь містить від 2 до 5% зв'язаної води і газу, пояснює його здатність розширюватися в 10-20 разів, якщо його температуру миттєво довести до 1000 ° С. Така обробка зменшує щільність порошку перліту і збільшує пористість його шарів. Набухлий перліт подрібнюють і сортують під вентилятором, щоб видалити надто дрібні частинки. Таким чином виходять різні білі порошки, дуже легкі, з різними гранулами. При спостереженні під мікроскопом перліт має вигляд дрібних зерен, пластинок або пластівців неправильної форми (рис. 6.9), іноді схожих на стільники.
Значна пористість перлітів дозволяє подовжити цикл фільтрації, а їх низька щільність (на 30% менше, ніж у порошків діатомової землі) забезпечує значно меншу витрату фільтруючих добавок. Однак адсорбційна здатність перліту нижча, ніж діатоміту. Дуже тонка структура перліту вимагає щільного субстрату. До недоліків цього матеріалу також можна віднести абразивний ефект, що викликає передчасний знос насосів, що нагнітають перлітові суспензії.
Рис. 6.9. Шар перліту для фільтрації (збільшений в 200 разів).
Ще почитати:
Міжнародні відносини о найменуванні шампанського та хереса
В чому різниця між шампанським, просеко та ігристим вином?
Отримання червоних ігристих вин пляшковим способом з винограду перспективних сортів
Ігристі вина
Токайські вина
У нашому блозі «Приватна Марка» багато цікавого контенту: новинки ринку виноробства, крафтові рецепти наших технологів, влоги на різні теми. Дистиляція, крафтові винокурні, виробництво крафтового сидру, крафтовий квас, рецептура сидру, виробництво крафтових напоїв за нашими рецептами, виробництво спирту в промислових масштабах. Це та багато іншого цікавого у блозі «Приватна Марка Україна» та мережі магазинів «Винороб».
Наприклад, ви вирішили відкрити сироварню, ковбасний цех або почати пекти крафтовий хліб — welcome! Ми завжди допоможемо: надамо рецептуру, забезпечимо всі витратні матеріали, відправимо нашого технолога, складемо технологічну карту, встановимо все обладнання, сертифікуємо виробництво, відкриємо для вас завод з нуля, виноробні, цехи, виноградники, налагодимо готовий продукт із виходом на ринок. Ми — компанія повного циклу: маємо багато представництв по всьому світу. Потрібна склотара, склобанки, медичний посуд, лабораторний посуд чи лабораторне обладнання — звертайтеся! У наших складах понад 900 тис. найменувань товарів та обладнання. Звертайтеся, не вагайтеся! Не важливо, де ви знаходитесь — у СНД, Європі, Америці чи Азії: ми маємо великий досвід. Privatna Marka йде в ногу з технологіями та інноваціями. Ми 20 років на ринку та відправили понад 1 млн посилок своїм клієнтам. Втілили багато креативних проєктів. Відкрили низку підприємств харчової промисловості, а також у непродовольчій та продовольчій групах технічних виробів. Втілили 147 комерційних проєктів у країнах СНД. Виробляємо 70 видів продукції власного виробництва в Україні, Німеччині та Китаї. У блозі ще більше цікавого та корисного.
Консультації за тел. +380 (67) 440-70-90
https://privatnamarka.com/
https://www.instagram.com/privatnamarka?igsh=MWt0NzNxbHJrbXh4ZQ==\
https://www.facebook.com/Privatnamarka
https://youtube.com/@privatnamarkacom?si=P5RH_spetEP3x_RQ\