книги из ГПНТБ / Технология поточной обработки виноматериалов

где кривая 1 характеризует процесс осветления белого сто­ лового вина, обработанного 10%-ной суспензией бентонита и ПАА. Кривая 1 в диапазоне объемной концентрации взвешенных частиц от 0 до 0,1 близка к линейной, поэтому для приближенных расчетов скорости восходящего потока можно применить весьма простую формулу:

V0= V 4 (1—3,5-Со) см/сек.

Выявлено, что при обработке виноматериалов в потоке ЖКС, 10%-ной суспензией бентонита и ПАА скорость сво­ бодного осаждения частиц V,, при 18—20° для столовых вин составляет 0,8—0,9 мм/сек, для крепких — 0,5— 0,7 мм/сек.

В процессе осветления при непрерывном прохождении винных суспензий через слой взвешенного осадка части­ цы оклеивающих веществ, извлекаемые из виноматериа­ лов, задерживаются в нем и увеличивают объем слоя. При этом в зоне коагуляции осветлителя происходит увеличе­ ние высоты слоя осадка, скорость подъема которого опре­ деляется по формуле:

Vn_ v o. к" ~ % см/сек,

Св

где Vn — скорость подъема взвешенно-контактного слоя,

см/сек;

К„ — исходное содержание твердой фазы (осветляю­ щих веществ) в виноматериале, поступающем на осветление, г/л;

К 0 — остаточное содержание твердой фазы (оклеи­ вающих веществ) в осветленном виноматериа­ ле, г/л;

Св — количество твердой фазы (оклеивающих ве­ ществ) в осадке взвешенно-контактного слоя,

г/л.

Мы установили, что при высоте взвешенно-контактного слоя клеевых осадков 1,5—2 м стабильная работа освет­ лителя обеспечена. Поэтому в процессе эксплуатации ос­ ветлителя при достижении указанной высоты взвешенного осадка из зоны коагуляции в осадкоуплотнитель осущест­ вляется непрерывный принудительный отвод избытка взве­ си. Граница слоя осадка в зоне коагуляции устанавлива­ ется на определенном уровне, а скорость выхода осветлен­ ного виноматериала из зоны коагуляции VB, т. е. скорость над слоем взвешенного осадка, равна разности скоростей

112

восходящего потока суспензии V0 и подъема слоя осадка VnЭто выражается зависимостью:

VB= V0 — Vn= V0(1 — Ки~ К°-) см/сек.

На рисунке 20 показаны зависимости VB= f ( C 0), полу­ ченные при осветлении белых столовых вин, обработанных 10%-ной суспензией бентонита дозой 1,0 г/л и 1%-ным раствором ПАА дозой 2,0 мг/л (кривая 2) и обработан­ ных бентонитом 5 г/л и ПАА — 5 мг/л (кривая 3). Эти за ­ висимости имеют явно выраженный максимум, причем для

Mo,Vg, мм/се

Рис. 20. Зависимости V0= f( c 0) и ''/в=1(с 0)для белых столовых вин, обработанных бентонитом и полиакриламидом.

113

приведенных на рисунке 20, показывает, что при объемной концентрации взвешенно-контактного слоя меньшей, чем ее значения при максимальной скорости выхода осветлен­ ного вина VB, прирост скорости подъема слоя взвешенногоосадка Vn в зоне коагуляции осветлителя значительно больше приращения скорости восходящего потока суспен­ зии в аппарате. С другой стороны, при снижении скорости восходящего потока Vo от указанного максимума скорость перемещения границы слоя осадка Vn незначительно умень­ шается.

Из данного примера видно, что в первом случае на ра­ боту осветлителя доминирующее влияние оказывает осадкоуплотнитель, в котором происходит сгущение основной массы взвешенного осадка, во втором — это влияние при­ водит к нерациональному снижению скорости восходяще­ го потока суспензии V0. Учитывая, что эта скорость фактиче­ ски определяет производительность отстойников, работаю­ щих на данном принципе, оптимальное ее значение должно соответствовать объемной концентрации псевдоожижен­ ного слоя, при которой обеспечивается максимальный вы­ ход осветленного вина — VB.

Это положено в основу методики выбора оптимального режима работы осветлителей на предварительно оклеен­ ных виноматериалах. Минимальная производительность аппарата рассчитана на осветление вин, содержащих мак­ симальное количество оклеивающих веществ, и, наоборот, максимальная производительность соответствует мини­ мальным дозам оклеивающих веществ.

Так, для указанного примера зависимостей VB= f ( C 0), приведенных на рисунке 20, следует, что для белых столо­ вых вин, оклеенных бентонитом и ПАА, оптимальное зна­ чение скорости восходящего потока Vo соответственно рав­ но 0,37 мм/сек (при дозе бентонита 5,0 г/л) и 0,53 мм/сек (при его содержайии 1,0 г/л).

Для аналитического определения оптимального режи­ ма работы осветлителя при различных дозировках оклеи­ вающих веществ справедливо выражение:

= 0

dC0 d-C0

Для нахождения производной в этом уравнении необ-

114

ходимо произвести преобразования величины Ки - К .

Св

выразив ее как функцию объемной концентрации С0.

При осветлении винных суспензий во взвешенно-кон­

суспензией бентонита и ПАА (К и = 5,271 г/л), при скорости восходящего потока V0 —0,5 мм)сек и высоте взвешенно-кон­ тактного слоя 1500 мм. Здесь величина степени осветления измеряется отношением остаточного содержания твердой фазы в осветленном виноматериале Ко к исходному содер­ жанию оклеивающих веществ в виноматериале, поступаю­ щем на осветление Ки-

Т а б л и ц а 17

Динамика осветления белых столовых вин во взвешенно-контактной среде клеевых осадков

115

Учитывая, что величина Ко значительно меньше Кп> а среднее значение степени осветления не превышает 1%, будет справедливо, что

К „ - К „ _ К „ ,

Св Св

Структура частиц оклеивающих веществ в виноматериале, поступающем на осветление, и в осадке взвешенно­ контактной среды одинакова, поэтому величины К„ и Св можно выразить так:

Кц — 10».Сои.То zIm a ,

Св = 103- C0-f0 г)мл,

где Сои — объемная концентрация взвесей в виноматериале, поступающем на осветление;

То — условный объемный вес осадка оклеивающих

ним значением объемной концентрации оклеивающих ве­ ществ в виноматериале, поступающем на осветление, мож­ но определить оптимальный режим работы осветлителя. Располагая данными об оптимальной величине объемной концентрации взвешенно-контактного слоя, можно по од­ ной из формул определить соответствующее ей значение скорости восходящего потока в зоне коагуляции осветли­

116

Объемная концентрация взвешенных в вине частиц оклеивающих материалов С0 определяется после отстаи­ вания суспензии в стеклянных цилиндрах с плоским дном

мости от начальной высоты залива НоЭто связано с тем, что давление слоя осадка превышает прочность структу­ ры суспензии на сжатие и вызывает ее уплотнение, т. е.

деформацию,

и

На рисунке 21 приведена зависимость — = f (Н0) Но

для белого столового вина, обработанного 10%-ной суспен-

обработанного бентонитом и полиакриламидом.

зией бентонита (доза 5 г/л) и 1%-ным водно-винным рас­ твором ПАА—5 мг/л. Эта зависимость линейная, причем

117

слоя при установившемся режиме осветления позволят в условиях винзаводов накопить материал для определения оптимальных параметров работы осветлителей в различ­ ных винодельческих средах. Это будет способствовать увеличению производительности новых аппаратов и повы­ шению эффективности их использования.

Осветление в поле центробежных сил. Интенсивность процесса отделения взвесей вин может быть достигнута применением центробежного эффекта. В этом случае при соответствующих равных условиях получаемые ускорения могут в сотни и тысячи раз превосходить ускорение силы тяжести.

В промышленности этот принцип давно используется при центрифугировании и осветлении дисперсий в гидро­ циклонах.

рированию), или к центрифугированию, или к центробеж­ ной фильтрации (Н. В. Орешкин, А. В. Трофимченко).

Способы применения центробежного эффекта требуют создания высокооборотных машин. Однако динамические напряжения, возникающие в соответствующих частях центрифуг, и ограниченные прочностные характеристики материалов, из которых они изготовлены, позволяют в на­ стоящее время наиболее эффективно разделять тонкие взвеси только с небольшим содержанием твердой фазы.

В поточных линиях целесообразно заменять грубую фильтрацию центрифугированием и осветлять вина, когда содержание взвешенных осадков в них не более 1 % • В частности, можно повысить степень очистки вин, поступа­ ющих с осветлителей непрерывного действия, или интен­ сифицировать процесс выделения виннокислых соединений при обработке вин холодом.

Однако из-за того, что существующие аппараты для центрифугирования вин обладают низкой производитель­ ностью (в частности, марки ВСЛ-200 дал/час), их приме­ нение в виноделии ограничено. Предпочтение отдается другим способам осветления, в частности фильтрации.

Наиболее простыми по конструкции и дешевыми аппа­ ратами, использующими действие центробежных сил, яв­

119

ляются гидроциклоны. По данным многих исследователей, они способны лишь отделять частицы размером до 5 мкм. Из-за этого гидроциклоны становятся пригодными толь­ ко для грубой очистки дисперсий.

Пока еще нет гидроциклонов, используемых специаль­ но для осветления вин.

Применение центробежного поля (центрифуг и гидро­ циклонов) для осветления вин позволит ускорить процесс их обработки и обеспечит проведение операций в потоке. Следовательно, разработка новых конструкций центрифуг, обеспечивающих высокую производительность, и исследо­ вание параметров гидроциклонов для их промышленного внедрения позволят значительно упростить технологиче­ ские схемы комплектации поточных линий обработки вин.

Фильтрование. Путем фильтрования можно достичь поч­ ти полного разделения суспензии на твердую и жидкую фа­ зы. Производится это с помощью пористых перегородок.

Ввиноделии этот способ нашел широкое распространение

иприменяется для отделения взвесей от вин и клеевых осадков.

Технологические схемы обработки вин предусматрива­ ют два вида фильтрации: грубую и тонкую.

Первая является предварительной и применяется для частичного отделения твердой фазы путем фильтрования. Она назначается, как правило, после оклейки или обра­ ботки вин холодом для отделения частиц оклеивающих материалов или кристаллов винного камня.

Тонкой фильтрацией обычно завершаются все техноло­ гические схемы обработки для окончательного осветления

ипридания вину товарного вида. С помощью этой опера­ ции удаляют мелкие частицы оклеивающих материалов,

берлинской лазури (в случае обработки вин Ж КС), клет­ ки микрофлоры и другие вещества.

Осадки, образованные в результате осветления вин, и их физико-механические свойства оказывают весьма за­ метное влияние на скорость фильтрации. Поэтому процес­ сы при грубой и тонкой фильтрации протекают по-разно­

объемной твердой фазы, представляющей собой полидисперсную среду из коллоидных и минеральных частиц. В процессе фильтрации эти частицы накапливаются на фильтрующей перегородке и постепенно образуют осадок, лоры которого участвуют в осветлении вин и могут задер­

120