автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка физических методов осветления и микрофильтрация соков и вин

ВИЕСОГСНЫЯ злдзнип ИНЗТИТ7Т ПИЩЕВОЙ'ЛРОМЬШШЕННОСТИ

Ня правах рукописи

БАЛИНОВ ОТАР ВАЛОДИИОТ

РАЗРАБОТКА «ИЗИЧШКИХ МЕТОДОВ ОСВЕТЛЕНИЯ И МИКРОШЬТРАЩЯ СОКОВ И ВИН

Опеняплыюом ОВ. 20,07 - Технология продукгоп брожения алкогольных и безалкогольных напитков

А 8 Т 9 р 9 ф Н-а т

доеергашш на вешание ученой йтйпрни иашшдвта теэшнчееипх науи

1Ш

РаЗота выполнена во Всесоюзном заочном институте пищевой црокшшенности.

руководитель:

член корреспондент Российской академии сельскохозяйственных наук, доктор биологических наук,

профессор С.П.Авакянц

Официальные оппоненты: академик.ВЯШШЛ,доктор

технических наук,профессор Н.Г.Саришвили

кандидат технических наук Е.С.Дрбоглав

Водущее предприятие - 1К0 "Росвкноградпром".

Автореферат разослан " I " ноября 1991 года

п

Защита состоится декабря 1991 года в 12 час.

на заседании специализированного совета К.063.45.04 при Всесоюзном заочном институте пищевой промышленности по адресу: 109303, г.Москва, Е-4, ул.Чкалова, 73, ВЗИЛП.

С диссертацией южно ознакомиться в библиотеке ЧЗИГО1.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук, доцент

И.Д.Белоусова

I. ОБЩАЯ* ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

йГт.Уальнооть исследования- Повышение качеотва и экологической чистоты продуктов питания, в ток чиолв фруктовых соков и вин, является актуальной' задачей пищевой технологии.

Решению этого вопроса в виноделия в немалой степени способствует осветление и фильтрование соков и вин. Несмотря на многочисленные исследования, проведенные в этой области, многие проблемы при осветлении и фильтровании пищевых жидкостей все еще' остаются нерешенными.

В этой связи представляется актуальным интенсификация процессов осветления фруктовых соков и вин без использования химических веществ, улучшение их фильтруемости и разработка технологических приемов и процессов, направленных на получение высококачественной, экологически чистой продукция.

Цель работу: изученпе влияния различных физических методов обработки на процессы осветления и фильтруемость напитков и разработка техноло! ческих приемов и аппаратов для удаления взвешенных частиц и микрофильтрации пищевых жидкостей.

Ндуздая новизна. Впервые определено влияние физических методов обработки: гидродинамическим излучателем акустических колебаний, механического диспергирования, флотирования взвешенных частиц на процессы осветления и фильтрации напитков. Показана возможность качественного улучшения фильтруемости соков и вин с применением физических методов обработки.

Экспериментально доказано отсутствие определенной функциональной зависимости между прозрачностью пищевой жидкости и ее фильтруемость». В качестве критерия для оценки предварительного осветления предложено использовать показатель фильтруемости напитков.

Определена зависимость дозы диатомита от содержания взвешенных частиц в фильтруемой жидкости. Установлено, что при намывной

микрофильтрации пищевых напитков дозе дцахоодха должна о три раза превышать содержание в них взве> й.

Определены оптимальные технологические в конструктивные дара-метри нового фильтрационного аппарата. Эксперимеиталадо доказана возможность проведения осветлявшей в микрофильтрации а одну технологическую стадию.

Предложен механизм трансформации коллоидной структуры соков и вин при комплексной обработке (физическими методами я обоонована

г

целесообразность ступенчатого {разделения коллоидов напитков в процессе осветления.

Практическая значимости. Разработана технологическая схема не-г-ерывиого осветления и микрофильтрации фруктовых соков в виноиа-териалоэ, оонованная на физичеоких методах обработки и обеолечива-ющая получение экологически чистой продукции.

Предложен способ определения оптшлзлышх доз диатомита при намывной микрофильтрации.

Разработан я испытан способ регенерации фильтрующих элементов из титана, загрязненных органическими осадками.

Раэрэботаны и внедрены в производство установки для намывной шшрофильтрации фруктовых соков и пиломатериалов о активной поверхностью 13,8 (установка модульного тика) » 15 Установки внедрены на ряде предприятий отраны. Экономический эффект от внедрения одной установки составляет НО руб. на 1000 дел виноградного сока.

Апробаиия одботц. Результаты исследований доложены на научных конференциях по итогам научно-исследовательских работ ВЗИПП в 1907-1990 гг., на У1 Национальной научно-технической конференции с . международным участием в НРБ (Варна, 199и г.), на П Международной конференции по неорганическим мембранам во Франции (Монпелье, 1991г.).

Диссертация обоуадсна на расширенном заседании кэфедгы технологии продуктов переработки винограда ВЗИШ.

ЦУУйЖУИ- По теме диссертация опубликованк 4 работы, получено I авторское свидетельство на изобретение и решение Государственного комитета по делам изобретений и открытий на выдачу авторского свидетельства на изобретение.

Струцтурз > объем циссертздил. Диссертация изложена на 118 страницах машинописного текста, содераит 9 таблиц и 20 рисунков. Работа состоят из введения, литературного обзора, методической части, 5 глав экспериментальной части, выводов, списка литературы (220 наименований) и приложения.

На защиту выносятся оледувщие основные доложенд^:

- механизм трансформации коллоидной структуры соков и вин при комплексной обработке физическими методами в процессе осветления;

- технологический анализ различных пористых перегородок для намывной мик'-чфильтрации;

- способ регенерации фильтрующих элементов из титана, загрязнениях органическими осадками;

- зависимость оптимальных доз диатомита от состава фильтруемой жидкости и поставленной задачи;

- конструкуионхше а технологические параметры установи;: для микрофильтрации соков и вш?;

- технология осветления и фильтрования фруктсадх сотое и винсмате-риачов, основанная на использовании физических катодов обработки я намывной миярофильтрацаи.

2. ОБЪЕКТЫ II МЕТОДЦ ИССЛЕДОВАНИЙ '

В качестве объектов исследования в рзооте использовали свене-приготоБЛЗННко виноградные и яблочниэ сока и внномятеряали с различной степенью мутности.

Аншшз общих химических показателей проводили по общепринятым методикам согласно ГОСТаи и ыетсу юским рекомендациям ЕНИИВиПП "ЪЗагарач".

С целью исследования различных пористых перегородок для нх применения в цашвной фильтрации и определения конструкционных параметров промышленного фильтра разработана лабораторная установка. С помощью установка и соответствуищей методики научали миграция частиц диатомита через пористую перегородку в фильтрат, определяла пропускную способность фильтровальных вдементов со воде, кобффнцв-ент восстановления фильтровальных свойств пористой пэрсгородки, оптимальную дозу диатомита пря фильтрований вчноматериалов и сохов, а —шее другие параметры, необходима для разработка конструкция промыиланной фильтровальной установка.

1 дашьтруекость вяномзтордадов и соков определяли по ыотоду

и Р1саШ;е".

Динамику осветления контрольных и обработанные образцов изучали на спектрофотометре "^-р^са - 21" (ГДР). Крине осветления зе-писывали о ноыощьв самопишущего устройства К-201 (ГДР).

Спектральное характорастики дзучали с покопаю сиокгрофотоштрз " Брекогй м ад * (ГаР).

Для исследования адсорбции коллоидов в порах фильтрующих оле-конгов применяли гель-хрокатеграфг» ка седефелсе 5-50.

Изучение возможности применения фдз~йциош'.сй очистка фвуктоик соков способом прямого ввода сжатого г;--а з продукт через ¡.шкропо-Гйстую проницаемую перегородку проводам по разработанной нами методике на экспериментальной лабораторной установке. Для свода гоаа принаняли пористые Ерошщаешс матер."-"«¿а с размером пэр от 5 до 50 ьшм.

Е :до«сткодоуочшц;;>. акустических олесс^й еснольйлшш гидро-^чйс".'.;' &5»лучйтель еретических лохсс о коне^льнс аалреа-' ленаой ¡¿ЛЕимной.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.I. Применение физических методов обработки для ускорения осветления а улучшения фильтруемости напитков

Проведено комплексное изучение влияния различных физических методов обработки (механическое диспергирование, обработка с помощью гидродинамического излучателя акустических колебаний, флотирование взвешенных частиц)на процессы осветления и фильтруешооть напитков.

Динамика осветления виноградного и яблочного соков, подвергшихся различным видам обработки (рис.1),'свидетельствует о том, что применение механического диспергирования способствует интенси-

а б

Рис.1. Динамика осветления виноградного (а) и яблочного (б) соков: I - контроль; 2 - обработка бентонитом; 3 - обработка бентонитом и механическим диспергированием; 4 - обработка бентонитом и гидродинамическим излучателем; 5 - обработка пектофоетидином и бентонитом. Е - оптическая плотность, т-врегл осео тления.

финации процессов осветления как виноградного, так и яблочного

соков, при этом процесс осветления в обоих-образцах завершается

за 1,5 часа, что является важным фактором, предупреждающим забра-

живание сока без применения антисептиков. Аналогичная картина

для виноградного сока наблюдается в случао применения акустических колебаний. Исключение здесь состе ушет яблочный сок, в случае которого наилучший эффект осветления достигается с помощью обработки лектофоетидином и бентонитом. Это можно объяснить, на наш взгляд, достаточно стабильной коллоидной структурой яблочного сока, для разрушения которой требуется более интенсивное механическое или ферментативное воздействие.

Вызывают интерес спектральные характеристики в ультрафиолетовой области виноградного оока до и после диспергирования. После об-. работки происходит некоторое увеличение оптической плотности при д в 200-400 нм, что объясняется структурными изменениями компонентов сока, имеющих максимум поглощения при этих длинах воли.

На практике, при отстое фруктовых соков ,часто возникает проблема удаления взвешенных частиц, плотность которых меньше плотности самого сусла.

С этой целью изучена возможность флотирования взвешенных частиц путем прямого ввода сжатого газа в продукт череэ пористый проницаемый материал.

\

Определены зависимости размера пор пористого проницаемого материала душ подачи газа на содержание взвесей в яблочном и виноградном соке (рис.2).

С 2,0 I,* 1,0

0,5

( и*

V

КК,

О 10 20 30 40 -Д

Рио.2. Влияние размера пор пористого проницаемого материала

(для подачи газа) на ¡таточное содержанке взвосей в яблочном и г-чеградном соке поело флотации-4 - сок яблочны!!; обработка бентоните« в количестве I г/л (С) и 2 г/л (4);

- гок аш>1ч>ад|!:»й| оЗрг^й.-ка <}«*тони7;>:.: в колгчбстьс

1 ¿¡л (I) и 2 С/Л (3). С ~ с

Д - средний размер пор, мкм

содержание взвесей,%;

Анализ кривых показывает, что качество осветления существенно зависит от размера пор пористой перегородки и способа обработки. Например, оптимальный размер пор при обработке яблочного сока бентонитом в количестве 2 г/л (4) составляет 30 ккм, при этом содержание взвесей уменьшается на 97,3/8, тогда кок, количество взвешенных частиц при размере пор 10 мкы снижается на 86,7$.

Таким образом, экспериментально доказано теоретическое предположение о возможности флотирования взвешенных частиц путем прямого ввода сжатого газа в продукт через микропористые проницаемые материалы.

Описанные физические методы обработки эффективно улучшают фильтруемость напитков (рис.3). Так, обработка бентонитом и гидродинамическим излучателем способствует качественному улучшений показателя фпльтруемости яблочного сока на 390/5, виноградного на 105,? и виноматериалов на 80%. Обработка напитков гидродинамическим излучателе и механическим диспергированием дает равноценный эффект улучшения фильтруемости, что является подтверждением одинакового механизма воздействия этих методов на коллоидную структуру напитков.

Анализ кривых осветления (рис.2) п фильтруемости (рис.3) и их сравнение показали, что определенной функциональной зависимости меэду прозрачностью жидкости и ее фильтруемостью не существует.

В связи с этим предложено в технологических схемах переработки плодов, где посла отстоя сусла предусматривается фильтрование,критерием для оценки качества предварительного осветления использовать не прозрачность продукта, а его фильтруемость, что позволит избегать часто возникающих на практике проблем при фильтровании напитков.

Ряс.31 Влияние способа обработки на фальтруемость яблочного сока (а), виноградного сока (б) и вивоматериалов (в): I - контроль; 2 - обработка бентонитом; 3 - обработка гидродинамическим излучателем; 4 - обработка механическим диспергированием; 5 -обработка бентонитом и механическим диспергированием; 6 - обработка бентонитом и гидродинамическим излучателем; 7 - обработка пектофовтидином в бентонитом; 8 - комплексная обработка: механический диспергированием, флотированием взвешенных частил, бентонитом и гидродинамическим излучателем; V- объем отфильтрованной яидкостида. т:-время фильтрования, мин.

Полученные данные позволяют заключить, что максимальные величины фильтруемости достигаются при комплексной обработке: механическим диспергированием, флотированием взвешенных частиц, бентонитом и гидродинамическим излучателем акустичесюос колебаний. При такой обработке отмечается рост фильтруемости в случае яблочного ^ока на 550$, в случае виноградного - на 100$.

Полученный эффект улучшения фильтруемости можно объяснить механизмом ступенчатого разделения коллоидной структуры напитков. На основании анализа литературных данных и результатов собственных исследований предложен механизм трансформации коллоидной структуры' соков и вин пря комплексной обработке физическими методами в процессе осветления.

Как видно из рис.4.I, соки и вина можно представить в виде пространственно.'! сетки коллоидов со взвешенными частицами, плотность которых больше и меньше плотности жидкости.

На пер?->1! ступени разделения, путем механического диспергирования происходит разрушение пространственной сетки коллоидной структуры (рис.4.2), что подтвервдается эффектом улучшения осветления и фильтруемости после такой обработки и спектральными характеристиками в ультрафиолетовой области исследуемого напитка.

На второй стадии разделения (рис.4.3) при флотировании происходит удаление взвешенных частиц, плотность которых меньше плотности жидкости.

Обработка бентонитом и гидродинамическим излучателем акустических колебаний способствует одновременно диспергированию, коагуляции и седиментации (рис.4.4).

На последней стадии осветления удаление тонких частиц, нз подвергшихся разделению ни одним из вышеуказанных способов, осуществляется с помощью микрофильтрации (рис.4.5).

Рис.4. Схема трансфо^иацся ксдгоидоЗ структуры соков a seh при комплексной обработке физическими метода« в прсвззсое осзотденяя: I- коллоидная структура соков я вив: а) - простраиствщщая сетка аоллоидов; б - взвешенные частицы, плотность которых более цяотноста жпгзести; в) - взвезенные частицы, плотносхь которых иенше яеотвостя жидкости; 2 - юзханкческое диспергирование коллоидной структуры; 3 - флотирование взвеевнккх чветяд; 4 - коагузяцая и седиментация; 5 - микрофвдтрацвя.

Правильность предложенного механизма ступенчатого разделения коллоидов напитка подтверждается экспериментальными результатами.

3.2. Технологических анализ пористых перегородок и разработка установки для намывной микрофильтрации соков и вин

Критериями оценни фильтрующих элементов для намыва служили: инертность материала к фильтруемой жидкости, пропускная способ -ность, гидравлическое сопротивление, возможность миграции частиц вспомогательного фильтровального вещества через пор» перегородки в фильтрат, способность восстановления (регенерация) фильтровальных свойств, долговечность< температурные ограничения и т.д. (табл.1).

Миграций частиц диатомита в фильтрат зависят от материала и размера' нор фильтрующей перегородки, рабочего давления и марки диатомита. Независимо от марки диатомита и рабочего давления отсутствует проскок частиц в фильтрат при применении титановых фильтрующих элементов с размерами пор 3...21 мкм и пористой керамики С размером пор 22 мкм.

Пропускная способность пористых перегородок по воде меняется в зависимости от размера пор, пористости и материала, из которого они изготовлены. Пористые элементы из титана Т-ХСС-61, ТКС-55-85, ТФСС-15, Т<ЕСС-22, металлокерамика, металлическая сетка из нержавеющей стали и пористая керамика обладают более высокой пропускной способностью (1200-2200 л/м^час).

Для титановых пористых элементов коэффициент восстановления фильтровальных свойств возрастает с увеличением размера пор.

В механизме намивной фильтрации гидразлическоо сопротивление системы - И можно представить как сум;.гу сопротивлений: фильтровала-

к

Таблица I

Фильтрационные характеристики пористых материалов для намыт"*

Наименование элемента

Рпй™йй иаг®сцая Пропускная !Коэффициент Iпридали|ча0Т1Щ диа-1 способностьIвосотановле-!по воде 1Рч100 """ ¡л/ыв'Чао

(размер (томите в Iфильтрат, (при Р

1 пор, | шм

!

¡Парка диа-¡Е>Ш|1

фильтровальных Iсвойств. 06-!ратная про-(швиа водой (при Ра

[ I Ф ]З.И. | [ « 300 КЛа_

Металло-| Материал

керами- j титан ■

ческие штом х х 10 3,0 520 0,45

фильтру-!птом ^ х 10 4,8 - 580 0,60

ющие итш з х 10 4,7 - - 500 0.S0

эле энты!хфсс—61 43,0 + - 2200 0,98

¡T4CC-55-85 37,0 + - 2000 0,98

jn<&TT I007I 8,9 - • - 850 0,72

!ПФТТ 10040 8,0 - - 780 0,58

',ТЗСС 15 20,0 - - 2000 0,99

ITÍCC 22 21,00 ' - 1900 0,98

'цеож.ст.

! ■ 40,0 + + 2100 0,95

! 1 28,0 + - 1500 0,90

1 20,0 - - 1200 0,88

Пористая керамика 22,0 - - 1200 0,80

40,0 + - 1500 0,88

Металлическая сотка 80,0 + + 2200 1,0

из нерж.стали 60,0 + + 2000 0,99

Условные обозначения: " + " - отмечается миграция час.сиц диатомита в фильтрат; " - " - миграция не отмечается; ф - марка мелкодисперсного диатомита Кисатибского месторождения (Грузия;: З.И. — Зейтц Идеал - марка крупнодисперсного диатомита фирмы "Зейтц" (ФРГ).

ной перегородки - Еп, сопротивления, предварительно нанесенного на фильтровальной перегородке намывного слоя - Кн и сопротивления осадка, образованного в ходе фи трования - Кос:

В Rn + Кн + Roc ( I )

Сравнение экспериментальных значений гидравлического•сопротивления титановых фильтрующих элементов без намыва и системы Рп + Ни с намывом разных марок диатомита (табл.2) показало первостепенное значение правильного подбора оптимального сочетания марки диатомита и пористой, перегородки из титана. Установлена несовместимость мелкодисперсного диатомита марки "Ф" для намыва на фильтрующие элементы TSCC-6I и ПФТТ-10040 в связи о резким ростом

IV1

гидравлического сопротивления системы (9,5-ТО11»-1 н 7,5.10 соответственно). Лучшими показателями характеризуются титановые элементы Т5СС-15 со средним размером пор 20,0 мкм, они хорошо сочетаются со всеми марками диатомитов (табл.2), имеют сравнительно небольшое гидравлическое сопротивление (Вп = 0,29« ТО^м-*), высокую пропускную способность (200 дал/м^-чос по воде, при Р =» 0,1 Щя), легко регенерируются (К =» 0,97), исключают миграцию частиц диатомита в фильтрат (табл.I).

Таблица 2

Гидравлическое сопротивление титановых фильтрующих элементов без намыва - Кп и с намывом разных марок диатомита - йп + 1?н

Наименование [Средний | Гидравлическое сопротивление, м""'- .10^ элемента ¡пор, | Без^! с ,и,№№ом риатомита ма1)КИ

! шм ! ¡3.11. |З.Э. | Р|Ф |И.А. ]К.Б.

Т<ХСС-61 43 0,26 2,7 3,0 3,6 9,5 2,8 3,2

Т<1СС-15 20 0,29 2,75 3,3 3,4 3,7 2,9 3,5

ПФТ'Г-10040 8,0 0,37 2,0 3,9 6,3 7,5 2,8 4,0

ПТОМ 2 х 10 4,8 0,4Ь 3,4 4,1 4,8 5,7 3,5 4,1

Примечания: I. Доза диатомита из расчета 1,5 кг/ьг. 2. Градиент давления при определении гидравлического сопротивления Г = 0,2 МПа. 3. Условные обозначения марок диатомита: З.И. - Эейтц Идеал; З.Э. - Зейтц Экстра - диатомиты фирмы "Зейтц" (ФРГ): Р, Ф - диа-тимити Кисатибского местороаденкл (Грузия); И,А. И.Б. - диатомиты Инзенского месторождения (Ульяновская область).

При фильтровании вяноматериалов, соков и других органических жидкостей большое значение приобретает возможность сорбции коллоидов в порах фильтрующего элемента.

Анализ гель-хроматограмм коллоидных веществ виноградного сок« до и после фильтрования через титановую трубку свидетельствует о задержании высокомолекулярных соединений в порах фильтр-элемента. Содержание биополимеров с молекулярной массой около 200-500 тыс. дальтон в фильтрате снижается на 28/°, отмечается также задержка перегородкой веществ с меньшей молекулярной масоой. Количественный анализ коллоидов подтверждает результаты гель-хроматографии -' после фильтрования содержание коллоидов в соке снижается на 5,2%.

13 связи с этим возникла необходимость разработки способа регенерации титановых фильтрующих элементов от органических загрязнений.

Как показало исследование, нагрев титановых элементов до 450-5!30°С прямым пропусканием электрического тока, с одновременным выносом продуктов сгорания потоком аргона (A.C. СССР 1457963) обеспечивает достаточно высокую степень восстановления пропускной способности (К = 0,99). При этом установлена оптимальная скорость нргрова - 80°С/сек. Увеличение скорости нагрева свиша 80°С/сек приводит к снижению пропускной способности фильтрующих элементов, что обусловлено запеканием поровых каналов.

Экспериментально определены конструктивные параметры фильтрационной установки: оптимальное расстояние между фильтрующими элементами ( L = 92 мм), способ подачи диатомита для равномерного распределения намывного слоя по длине фильтрующего элемента, объем верхней камеры фильтоятя ( v - ¿Ь4,8 см3) и оптимальное соотношение объема воздушной камеры Vj к объему фильтрата V2 ( v1 /v2 = I), обеспечивающее полный сброс осадка при гидравлическом ударе.

Изучено влияние намывной микрофильтрации на химический состав, физические свойства и микробиологическое состояние соков и вин.

Установлено, что намывная микрофильтрация, независимо от марки применяемого диатомита, обеспечивает получение продукции, соответствующей градациям "прозрачное" (0,2-0,9 ф.ед.) и "прозрачное с блеском" (до 0,2 ф.ед.).

Исследование химического состава показало значительное сниже-, ние фонолышх веществ (в среднем на 30$) и белков (50$) как в ви-номаториалах, так и в соках.

Установлено, что содержание спирта, сахара, титруемая и летучая киолотность в напитках при намывной микрофильтрации не меняется.

Использование мелкодисперсных диатомитов приводит к полному задержанию дрожжешх клеток, независимо от их концентрации в нефильтрованной жидкости. Отмечен частичный проскок бактерий в фильтрат.

В результате проведенных исследований разработана промышленная установка для намывной микрофильтрации фруктовых соков и виномате-риалов (Положительное решение по заявке на изобретение № 4400372 от 10.И. 88 г.).

Результаты производственных испытаний установок полностью подтвердили достоверность данных лаборатории^ п^ладоаанш!.

3.3. Разработка способа определения оптимальных доз диатомита при фильтровании виноматериалов и соков

Для намывной фильтрации особенно важным является правильное дозирование диатомита в процессе фильтрования, поскольку при недостаточной дозировке происходит быстрое закупоривание фильтрующего слон и резкое увеличение гидравлического сопротивления, а чрезмер-

г

4:1 3:Г 2:1 1:1

1Я0 О

140

Рис.5. Кривые для определения оптимальной дозы диатомита: а) зависимость производительности фильтра от дозы диатомита; I - без дозирования диатомита; 2 - отношение массы диатомита к массе взвешенных частиц - 1:1; 3 - 2:1; 4 - 3:1; 5 - 4:1; 6-5:1. б) зависимость мезду дозой диатомита и соотношения отфильтрованной жидкости к количеству израсходованного диатомита. г - соотношение количества диатомита к количеству взвешенных чаотиц; у - соотношение отфильтрованной жидкости к количеству израсходованного диатомита, дал/кг; 0 - производительность фильтра, дал/м2.час.

ное введение диатомита также приводит к увеличению гидравлического сопротивления за счет дополнительного слоя диатомита, что, в свою очередь, приводит к сокращению цикла фильтрования.

Дозу диатомита, обеспечивающую минимальный его расход на единицу отфильтрованной жидкости, определяли, использовав графическую зависимость (рис.5 6), которая построена с помощью экспериментальной зависимости (рис.5 а) и формулы:

У -

1,53 +

(2)

где

с- время цикла, час; э - активная поверхность фильтра, м2; . « - количество взвешенных частиц в фильтруемой жидкости, г/л.

При намывной микрофильтрации вииоматериалоо и соков минимальный расход диатомита обеспечивается при соотношении г а 3:1. Ето позволяет сделать вывод, что доза диатомита должна три раза превышать количество взвесей в напитках. Следует также отметить, что настоящий способ дает возможность экспериментально определить дозу диатомита, обеспечивающую минимальный его расход, а также необходимую дозу для каждого конкретного случая, в зависимости от поставленной задачи.

3.4. Технологическая схема непрерывного осветления и микрофильтрации соков и виноматерйалов

Полученные экспериментальные данные, разработанные технологические приемы и аппараты позволили предложить технологическую схому непрерывного осветления и мккрофильтрации соков и виномато-риалов (рис.6), принципиальным отличием которой является интенсификация процессов .осветления и улучшение фильтруемости напитков физическими способами.

Свежеприготовленный сок или молодой виноматегиал непрерывно . подается насосом (2) из резервуара (3) в установку для механического диспергирования коллоидной структуры напитков (I), после чего напиток направляется в флотационную установку (4), где происходит удаление взвешенных частиц, подвергающихся флотированию.

Перед поступлением в флотационную установку в напиток дозируют- ' ся оклеивающие вещества в количествах, определенных пробной оклейкой. Количество взвесей после флотирования составляет 0,0...2,0$.

Освобожденный от взвешенных частиц, плотность которых меньше плотности жидкости, напиток, после соответствующей обработки оклеивающими веществами, направляется в гидродинамический излучатель акустических колебаний (Э) а непрерывный осветлят„ль (8), где про-

Рис.6. Технологическая схема непрерывного осветления и микрофильтрации

фруктовых соков и виноматериалов. ■ I - установка для механического диспергирования коллоидной структуры напитков; 2,5,13,15 - центробежные насосы; 3,7,10 - резервуары: 4 - флотационная установка; 6 - теплообменник; 8 - непрерывный осветлитель; 9 - гидродинамический излучатель акустических колебаний; .'I - резервуар для приготовления суспензии диатомита; 12 - насос дозатор; 14 - (Ьъдьтрационный аппарат.

исходит коагуляция и седиментация взвешенных частиц, не подвергшихся флотированию. При этом содержание взвесей уменьшается до 0,5$. Время прохождения жидкости через непрерывный осветлитель составляет не более 4-х часов.

Осветленный сок, в зависимости от поставленной задачи, подается насосом (13) на установку для намывной микрофильтрации (14) или на брожение. Виноматериалы подвергаются фильтрованию.

ВЫВОДЫ

1. Установлены основные закономерности изменения физико-химических показателей, химического состава, прозрачности и фильтруемо сти соков и вин при осветлении и микрофильтрации о использованием механического диспергирования,. обработки гидродинамическим излучателем акустических колебаний, флотирования взвешенных частиц микрону зырьками сжатого газа, намывной микрофильтрации через пористые титановые элементы.

2. При механическом диспергировании и гидродинамической обра ботке отмечаются структурные изменения коллоидной с не теш, и после отстоя уменьшается содержание фенолышх и белковых вещоо^, иоиишн-отсл фильтруемость и прозрачность соков и вин. Флотирование взвешенных частиц соков эффективно осуществляется при прямом вводе микропузырьков сжатых газов через проницаемые материалы со средним размером пор 30 мкм. Между прозрачностью пищевых жидкостей и их фильтруемостью отсутствует определенная функциональная зависимость. Отдельные физические способы обработки по разному влияют на эти показатели.

3. Предложен способ намывной микрофильтрации соков и вин, предусматривающий намыз слоя диатомита на микропористые титановые трубки и фнльтровангэ продукта с непрерывным дозированием этого

порошка. На основе расчета гидравлического сопротивления, определения пропускной способности фильтрующих перргородок, а также оценки миграции частиц фильтровальных порошков в продукт предложены оптимальные технологические режимы процэсоа и новая фильтрационная установка.

4. Количество диатомита, дозируемого при намывной микрофильтрации, зависит от концентрации взвешенных частиц в соках и винах и определяет продолжительность цикла фильтрования и объем фильтрата. Установлено, что правильный подбор пористого материала и фильтровального порошка и гидравлический сброс осадков обеспечивают высо-кнИ коэффициент регенерации фильтрующих элементов. Нагрев титановых элементов до 4Е50-550°С прямым пропусканием электрического тока, с одновременным выносом продуктов сгорания потоком аргона, обеспечивает высокую степень восстановления пропускной способности (К = 0,99) при скорости нагрева 80°С/сек.

б. Предчожен механизм трансформации коллоидной структуры напитков при их осветлении в процессе комплексной обработки физическими, методами. Для эффективного осветления и фильтрования необходимо механическое разрушение сетчатой структуры коллоидов, флотирование частиц, плотность которых меньше плотности жидкости, гравитационное осаздоние частиц о плотностью выше плотности жидкости и микрофильтрация предварительно осветленного продукта.

6. Разработана технологическая схема непрерывного осветления и микрофильтрации соков и вин, предусматривающая новые физические способы предварительной обработки с последующим фильтрованием через титановые микропористые элементы. Установка для намывной микрофильтрации внедрена на ряде предприятий страны. Экономический эффект от внедрения одной установки составляет НО руб. на 1000 дал виноградного сока.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ

1. Авакянц С.П., Балинов C.B., Сапожников В.И., Сабко В.Д. Способ регенерация пористых титановых фильтрующих элементов, загрязненных органическими осадками.//A.C. СССР й 1457963, опубл., Б,И.i 1988, » 12.

2. Авакянц С.П., Балиноа О.В., ХаШшн P.A., Сабко В.Д. Патронный фильтр для очистки жлдкосте1*. /,'Заявка на иэобретондо

Ь 4400372/26 от 01.04.80. Решение Гос.няучн.-техн.гкбпертиэы изобретений о'выдаче авт.сзидотельотва от 10.11.80 г.

3. Балинов О.В., Авакянц С.П., Овчинников В.В., Камчатный ъ.П. внедрение микропористого титанового фильтра при производстве сокоя

л ШШ.//У1 Болгарская научно-техническая конференция о меядународ-

i ¡

ним участием по виноделию. - Варна, IS90¿ с.136.

4. Авакянц С.П., Черешиш С.Л., Балинов О.В,, Рылыщи:ов В.М-, Янов С.В,, Чхартишвилп А.Ы. Новая технолргичоския линия мембранных процессов осветления и. концентрирования соков.// Там же, о,143.

5. Авакянц С.П,, Балинов О.В. Новые способы п современное оборудование лля фильтрования 'штомяторивлов о примененном вспомогательных веществ.//Обзорная ш^юрмащш. АгроШ1Ш'Э1ТШ, 1990, выпуск 2. '-¿8 с.

G. Avalctuntn ß.P., BalLuuv 0,V. Mlereriltvntiiijn «1 |,4¡:.oi'i>t:i.on tUif; J«a d« fruito ob du viu nur da я olouojita nofcallo-ciTruuiquof.// 2 nd IntarntiUoual Oonforenee oa Inorgtmic НчтЪгиш. - ï.iantpollioi-, Franco, 1991, p.198.

!» 107!. Эакпэ ?? 443. Гы1, П^пл.тгпо.