1. Фильтрование вина

Фильтрование - отделение твердой фазы от жидкой путем удерживания твердых частиц пористыми перегородками, пропускаю­щими жидкость, - широко применяется в винодельческой промышленности. Фильтрованию повергают виноматериалы на раз­личных технологических стадиях, готовые вина, предназначенные для розлива в бутылки, виноградный сок, сахарные сиропы и ликеры, дрожжевые осадки и др.

Способ осветления вин, основанный на фильтровании, прост, высокопроизводителен и универсален. При правильном выборе фи­льтрующих материалов и фильтров с учетом особенностей вина, коли­чества и свойств осадков, а также необходимой полноты осветления достигается хороший технологический эффект. Относительно плохо фильтруются только высоковязкие жидкости, которые содержат боль­шое количество взвесей, образующих на фильтрующих материалах легкосжимаемые, липкие слои (сильно загрязненное сусло, плодово-ягодные соки и вина, содержащие большое количество пектина, лике­ры с высокой концентрацией сахара и т.п.).

В результате непосредственного контакта суспензии с поверх­ностью пористой перегородки жидкая фаза вследствие разности давлений по обе стороны перегородки проходит через поры перего­родки и собирается в виде освобожденного or твердых частиц фильт­рата; твердые же частицы задерживаются на поверхности перего­родки, образуя слой осадка. Слой осадка является фильтрующим. Он создает на пути движения фильтруемого материала дополнитель­ную пористую перегородку с тонкими порами. От структуры этого слоя зависит качество и скорость фильтрования.

Так как фильтрующий слой, образованный только осадками виноматериалов, в которых вместе с более крупными частицам содер­жится много мелких мутей и сжимаемых осадков с повышенной вяз­костью, создает большое сопротивление, то приходится прибегать к искусственному образованию фильтрующего слоя. Для этого в вино-материал, подаваемый в фильтр, дозируют намывные фильтрующие материалы в виде порошков или мелко раздробленных частичек.

В качестве фильтрующих материалов, из которых изготовляют фильтрующие перегородки используют хлопчатобумажные (бельтинг) и искусственные (капрон) ткани, тканые металлические сетки и спе­циальные марки фильтр-картона. В качестве намывных материалов используют асбест и целлюлозу (в виде волокон), диатомит, активиро­ванный уголь, бентонит и др.

Фильтр-ткани применяют для фильтрования молодых вино-материалов, соков, дрожжевых и гущевых осадков, содержащих боль­шое количество легкосжимаемых липких осадков. Ткани можно легко промывать при повышенном напоре воды без разборки фильтра.

Асбест применяют для фильтрования продуктов виноделия в виде хризотила и реже кислотостойкого антифиллита.

Тонковолокнистая древесная сульфитная целлюлоза используется в качестве компонента фильтрующей массы в смеси с асбестом. В зависимости от соотношения этих компонентов существует несколько марок фильтрующей массы.

• Марка ЯК-1 применяется для фильтрования жидкостей, имеющих низкую вязкость (сухих вин, коньяков).

• Марка ЯК-2 применяется для фильтрования очень вязких слизистых жидкос­тей,

• марка ЯК-З-для фильтрования крепких и десертных вин, имею­щих среднюю вязкость.

Фильтр-картон — наиболее распространенный в современ­ном виноделии фильтрующий материал, выполняющий роль фильт­рующей перегородки. Он изготовляется в виде листов размером

В состав фильтркартона входят обработанная различными способами целлюлоза, хризотиловый асбест и измель­ченный диатомит. Выпускается несколько марок фильтр-картона, каждая из которых предназначена для определенных целей: марка 7 -для фильтрования виномагериалов, КТФ-1 -для тонкого фильтро­вания вин с крупнодиспорснои извещенной фазой, КТФ-2 -для тонко­го фильтрования вин с мелкодисперсной взвешенной фазой, КОФ-3 - для обеспложивающей (стерилизующей) фильтрации, КФШ - для фильтрации шампанского.

В процессе фильтрования вино обогащается кислородом воздуха, что нежелательно в производстве столовых вин и шампанских виноматериалов. При подаче вина на фильтрование насосами воздух может проникать через неплотности винопроводов, через промежуточ­ный сборник вина, за счет увеличения объема свободного пространст­ва в емкостях, из которых вино подают на фильтрование или куда ви­но направляют после фильтрования. За один цикл фильтрования в вино поступает до 9 мг/дм3 кислорода, т.е. происходит полное его на­сыщение при температуре 18-20"С.

Для уменьшения попадания кислорода в вино применяют на­сосы и фильтры высокой производительности, чтобы время заполне­ния или опорожнения емкостей не превышало 3-4 часа и, следова­тельно, продолжительность контакта свободной поверхности вина с воздухом в емкости была небольшой. С этой же целью крупные резер­вуары заполняют фильтрованным вином не сверху, а через нижний кран; всасывающую трубу насоса подсоединяют непосредственно к сливному крану резервуара, а не производят слив и забор вина через промежуточную емкость.

Для фильтрования вина и других продуктов виноделия приме­няют фильтры различного типа, которые удовлетворяют следующие требования: исключают контакт продукта с воздухом, обладают высо­кой производительностью при небольших размерах, обеспечивают возможность быстрой перезарядки, мойки и стерилизации.

Цилиндрические матерчатые фильтры ЦМФ

Цилиндрические матерчатые фильтры (ЦМФ) с тканевыми фильтрующими перегородками используют для фильтрования соков и молодых вин, содержащих большое количество аморфных, легко-сжимаемых осадков. При их модернизации, заключающейся в замене матерчатых дисков на диски из нержавеющей сетки, они могут быть использованы для фильтрования с намывным слоем фильтровальных материалов (рис.6.1). Используют фильтр ЦМФ-600 для грубого фильтрования виноматериалов, а также суспензий при производстве вторичных продуктов виноделия. Фильтр состоит из цилиндрического резервуара 8, в котором помещены фильтрующие элементы 6 (матерчатые чехлы с каркас­ными сетками), укрепленные на полом валу.

К торцевой стенке резервуара на фланце крепится редуктор 3. На верхней площадке редуктора (на кронштейне) смонтирован элек­тродвигатель 9 с пускателем 4 и компрессор для удаления осадков с фильтровальных элементов при промывке, а на нижней - центро­бежный насос 1 с двумя пробковыми кранами, которые служат для ввода в резервуар мутного вина. Часто на винзаводах не используют насос, установленный на фильтре, а применяют винные центробеж­ные насосы.

Рис. Фильтр матерчатый для грубого фильтрования ЦМФ-600: 1 - насос; 2 - выпускной штуцер осветленного вина; 3 - редуктор привода полого вала; 4 - пускатель; 5 - отражательный щит; 6 - фильтрующие элементы; 7 - полый вал; 8 - цилиндрический корпус; 9 - электропривод; 10 - втулки; 11 - чехлы фильтрующие; 12 - каркасные сетки; 13 - кольца резиновые; 14 - гайка.

Цилиндрический корпус фильтра изютовлен из листовой нержавеющей стали. К нему приварены задняя ось и опора для съемной крышки. Крышка крепится с помощью откидных болтовых соединений. В центре крышки с внутренней стороны установлено гнез­до для опоры полого вала 7. Корпус фильтра установлен горизонталь­но на четырех колесах.

Полый вал 7 проходит по всей длине резервуара и упирается в гнездо съемной крышки. На нем монтируется отражательный щит 5 и секции 6, состоящие из втулок 10, на каждой из которых набрано по семь фильтрующих матерчатых чехлов 11с каркасными сетками 12. Чехлы разделены резиновыми кольцами 13 и зажаты с помощью втулок специальной гайкой 14. Между отражательными щитами и секциями установлены матерчатые прокладки из ткани, закрепленные на полом валу специальной зажимной гайкой.

Фильтр дисковый грубой фильтрации ФПО-6

Фильтр дисковый грубой фильтрации ФПО-6 предназначен для грубого фильтрования виноматериалов. Тип его - намывной, периодического действия, передвижной (рис. 6.2). Его прототипом является фильтр ЦМФ-600, в котором изменена конструкция фильтрующего элемента. Фильтрующий элемент фильтра ФПО-6 изготовлен из металлического каркаса и тканой проволочной сетки, т.е. жесткой перегородки. Кроме этого задняя крышка является

Рис. Фильтр дисковый намывной с жесткой перегородкой:

1 -насос, 2 -трубопровод; 3 - пульт управления, 4 - бак с мешалкой; 5 -привод вала; б- полый вал, 7 - фильтровальные элементы, 8 - резервуар; 9 - поддон, 10 - насос-дозатор; 11 - рама

основой для крепления на ней полого вала и фильтрующих элементов, а цилиндрический корпус выполнен съемным, отодвигающимся по направляющим. Это удобно для очистки и промывки фильтрующих элементов.

Фильтр состоит из резервуара 8 с фильтрующими элемен­тами 7, который установлен над поддоном 9, емкости 4 с мешалкой для разводки суспензии диатомита, насоса 1 для подачи вина и насоса-дозатора 10 для подачи суспензии диатомита. Установка смонтирована на раме 11.

Фильтрующие элементы представляют собой диски из крупной металлической сетки, которая является каркасом элемента. Крупная сетка с двух сторон обтянута мелкой (тканой) металлической сеткой, на которую и намывается слой диатомита. Фильтрующие элементы собираются на полом валу 6, который приводится во вращение (при очистке фильтра) от привода 5. Соединение между узлами с помощью трубопровода 2, управление работой осуществляется с помощью пуль­та 3.

Этот фильтр применяют для фильтрования молодых винома­териалов и соков, содержащих большое количество взвесей, образую­щих слизистые, липкие осадки. В качестве намывного материала в этом случае используют диатомит или трепел с частицами размером около 0,5 мм. Диатомит предварительно обжигают, размалывают и просеивают (на заводе, где его готовят). Диатомит хорошо задержи­вает мелкие частицы мути, дрожжи, бактерии и слизистые вещества. Зарядка фильтра диатомитом производится по схеме, показанной на рис. 6.3.

Рис. Принципиальная технологическая схема фильтра ФПО6

При работе на фильтре порошок диатомита тщательно пе­ремешивают с вином в специальном смесителе 2. Полученную суспензию бентонита насосом-дозатором вводят в поток и перека­чивают по замкнутому циклу через фильтр до тех пор, пока фильтрат не станет прозрачным. После этого начинают фильтровать основную массу вина. Для обновления фильтрующего слоя по мере фильтро­вания постепенно добавляют новые порции порошка диатомита через смеситель 2. Количество диатомита, необходимое для фильтрования, зависит от типа вина, его мутности, вязкости, предварительной обра­ботки, возраста и других факторов. В среднем расход диатомита колеблется от 10 до 15 кг на 1000 дал.

Пластинчатые фильтр-прессы

Пластинчатые фильтр-прессы обеспечивают фильтрование без доступа воздуха. В них фильтрующей перегородкой является фильтр-картон. Пластинчатые фильтр-прессы легко перезаряжаются, имеют хорошие технико-эксплуатационные характеристики. На них можно фильтровать любые вина. Применяя фильтр-картон соответ­ствующей марки, можно добиться нужной степени осветления, вплоть до кристального блеска, и удаления микроорганизмов (стерилизации). Фильтры выпускаются различных марок и конструкций, однако по принципу действия они не отличаются друг от друга.

В пластинчатых фильтрах отдельные плиты составляют попе­ременно камеры не фильтрованного и отфильтрованного вина.

Камеры образуются вставленными в пространство между плитами асбестовыми или картонными перегородками (пластинами).

Плиты и фильтрующие перегородки плотно прижаты одна к другой и образуют хорошо уплотненную систему камер с круглым от­верстием в выступе на входной стороне для вина, поступающего на фильтрование, и камер отфильтрованного вина с каналом на выход­ной стороне. Такое устройство фильтра позволяет увеличивать или уменьшать его производительность путем изменения количества плит. Кроме того, при использовании дополнительной перенаправляющей пластины возможно применение фильтрующих пластин различной проницаемости в одном фильтре для доведения степени филь­трования до обеспложивающей способности.

Пластинчатый фильтр-пресс ИР 19,5-565х60/13С (рис.) состоит из 60 плит 2, 3, 4, установленных на станине 1 и прижатых одна к другой стержнем 5. Прижим осуществляется поворотом винта 9 с помощью штурвала 10 или рукоятки 11. Вино подают по коммуникации 7 насосом 6 с прииодом от электродвигателя 8. Фильтр выпускается с ручным зажимом.

Согласно каталога винодельческого оборудования, выпус­каемого отечественным машиностроением, в последнее время выпус­каются две модели пластинчатых фильтр-пресса для фильтрования соков, виноматериалов, вин и пива Ш4-ВФС-12 и Ш4-ВФС-25 (рис. 6.5).

Фильтр-пресс Ш4-ВФС-12 включает в себя каркас, пакет плит, опорную и нажимную плиты, механизм зажима. Каркас его образован опорной плитой и траверсой, установленными на специальных регули­руемых ножках и соединенными двумя опорными балками, которые прикреплены одним концом к опорной плите, другим - к траверсе фильтра. На опорных балках установлен пакет плит, каждая из которых

Рис. Фильтр-пресс Ш4-ВФС-12 1 - опорная плита; 2 - пакет плит; 3 - нажимная плита.

имеет четыре кольцевых прилива, два рабочих и два холостых. Внут­ренние полости рабочих приливов сообщаются каналами с полостями плит.

Титановые фильтры в зависимости от размера их пор пригодны для грубого, тонкого и стерилизующего фильтрования. Тита­новые фильтрующие элементы отличаются прочностью, коррозийной стойкостью, длительным сроком работы. После окончания работы фильтрующие элементы легко регенерируются промывкой холодной и горячей водой, а после длительного срока эксплуатации - соляной кислотой и прокаливанием. Достоинством титановых фильтров яв­ляется способность задерживать осадки, в состав которых входят полифенолы, белки, пектин, катионы металлов. Благодаря этому уменьшается вероятность возникновения в вине коллоидных помутне­ний. Вина приобретают хорошую прозрачность, не содержат остаточ­ных волокон фильтрующих материалов.

Мембранные фильтры работают на полупроницаемых полимерных мембранах, размеры пор которых можно подбирать в зависимости от целей и вида фильтрования, свойств фильтруемой жидкости и содержащихся в ней взвесей. При правильном выборе фильтрующих мембран эти фильтры обеспечивают хорошее осветле­ние и снижение потерь вина.

Проводя фильтрование под давлением через полупрони­цаемые мембраны, можно осуществлять ультрафильтрацию, гипер­фильтрацию, а также обратный осмос и электродиализ. Ультра­фильтрация обеспечивает биологическую стабильность вина благо­даря выделению из него микроорганизмов и коллоидов. Гипер­фильтрация дает возможность осуществлять молекулярное разделе­ние с целью повышения концентрации сусел и вин, а также стабили­зацию их к кристаллическим помутнениям. Электродиализ эффективен для предупреждения кристаллических помутнений, регулирования кислотности, десульфитации.