WWW.DISUS.RU

БЕСПЛАТНАЯ НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Обоснование и совершенствование технол о гии осветления виноградных вин на основе дву х ступенчатой фильтрации

На правах рукописи

АСЛАНОВ Валерий Ставрович


ОБОСНОВАНИЕ И Совершенствование

технологии осветления ВИНОГРАДНЫХ вин

на основе двухступенчатой фильтрации

05.18.01 Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,

плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Соболев Эдуард Михайлович;

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Касьянов Геннадий Иванович;

кандидат технических наук

Толмачев Олег Владимирович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

«Северо-Кавказский зональный научно-

исследовательский институт садоводства и виноградарства» Россельхозакадемии (г. Краснодар)

Защита диссертации состоится 21 декабря 2006 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корпус “А”, конференц-зал

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета

Автореферат разослан 20 ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. техн. наук В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы. Одним из основных показателей, характеризующих качество готового вина, является его прозрачность, которая должна отвечать понятиям «кристальная прозрачность» и «прозрачное с блеском». Важнейшую роль в дальнейшей прозрачности вина играет процесс фильтрации. Фильтрация широко используется при переработке основных и вторичных продуктов виноделия, в частности, дрожжевых осадков, виноградного сока и виноматериалов. Однако задача повышения прозрачности и биологической стойкости фильтратов остается актуальной. При решении указанной задачи на уровне совершенствования технологии осветления важная роль принадлежит математическим моделям, основанным на теории и призванным научно обосновать эффективные режимы и способы очистки виноматериалов и вин. Следует подчеркнуть, что осадки, образующиеся при фильтровании, являются сжимаемыми. Теория сжимаемых осадков находится на стадии развития. Основные уравнения фильтрации несжимаемых осадков основаны на теории ламинарных течений: уравнение Пуазейля для течения в капиллярных каналах и уравнение Стокса по омыванию сфер. Для сжимаемых осадков эти уравнения модифицируют в основном за счет введения зависимости удельного сопротивления осадка от перепада давления на слое. Влияние сжимающих напряжений на упругие свойства осадка, на пористость и как следствие на сопротивление слоя рассматривается авторами с различных позиций, зачастую противоречивых. Связь этих свойств с качеством осветления виноматериалов не изучалась. В связи с недостаточной строгостью теории фильтрации и использованием упрощенных эмпирических уравнений для сжимаемых осадков отсутствует база данных по их фильтрационным свойствам. По этой причине не представляется возможным надежное проектирование системы фильтрации, а также разработка методики принятия мобильных решений по реализации производственной программы по переработке различных виноматериалов в условиях меняющихся режимов фильтрации.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с тематическим планом научно-исследовательских работ 1997-2005 гг. КубГТУ по теме «Совершенствование технологии виноградных, плодово-ягодных напитков и вин».

1.2 Цель и задачи исследований. Цель работы состоит в обосновании и совершенствовании технологии осветления виноградных вин на основе двухступенчатой фильтрации.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

  • определить влияние физико-химического состава виноматериалов на режимы фильтрования с использованием различных фильтрующих материалов;
  • выявить взаимосвязи между химическим составом вина, технологией фильтрации и разработать математические модели для режимов фильтрования и , наиболее распространенных при фильтровании вин и виноматериалов, учесть изменения перепада давлений и скорости фильтрования W по высоте слоя осадка ;
  • для обеспечения требуемого качества вина разработать методологию и математическое обеспечение производственных программ и технологических режимов фильтрования виноматериалов на винзаводе;
  • исследовать в процессе фильтрации взаимосвязь между удельным сопротивлением осадка и его пористостью ;
  • усовершенствовать технологию осветления виноградных вин на основе двухступенчатой фильтрации путем применения адсорбционной модели улавливания частиц фильтр-картоном и прогнозирования необходимой фильтрующей поверхности и зависимости перепада давлений от продолжительности фильтрации.

1.3 Научная новизна работы заключается в том, что:



  • впервые определены фильтрационные свойства фильтр-картона и свойства сжимаемых осадков, получаемых в результате комплексной двухступенчатой фильтрации различных типов виноградных вин на бельтинге;
  • разработаны математические модели процесса фильтрации вин в слое сжимаемого осадка на бельтинге и на фильтр-картоне;
  • предложен механизм осветления вина, основанный на свойстве осадка сжиматься в направлении движения фильтрата; установлена зависимость между пористостью осадка и напряжением сжатия;
  • разработана методология реализации производственной программы и режимов фильтрования виноградных вин на винодельческом предприятии в условиях меняющихся режимов фильтрации.

1.4 Практическая значимость работы заключается в том, что:

  • разработана методика принятия мобильных решений по производственной программе фильтрации виноматериалов и вина на винодельческом предприятии, обеспечивающая минимальные затраты при выполнении производственных заказов;
  • на основе стендового эксперимента по фильтрации виноградного сока и промышленного эксперимента по фильтрации вина на бельтинге подтверждена достоверность модели фильтрации в слое сжимаемого осадка и модели фильтрации через фильтр-картон на фильтр-прессе винзавода;
  • разработаны рекомендации по режимам процессов фильтрации в две стадии: на фильтр-прессе с бельтингом и фильтровальным волокном и на фильтр-прессе с фильтр-картоном; физико-химические показатели натуральных и специальных виноматериалов при применении двухступенчатого метода фильтрования по сравнению с одноступенчатым через фильтр-картон изменяют свои значения в лучшую сторону по содержанию фенольных и красящих веществ белкового азота и жиров;
  • конкретные технологические режимы определены путем сочетания методов модельного (физического) и математического моделирования;
  • получен экономический эффект от реализации указанной программы в размере 191714 руб. в год при выработке 100 тыс. дал вина.

1.5 Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на Международной научной конференции «Прогрессивные пищевые технологии – третьему тысячелетию» (г. Краснодар, 2000 г.); на IV Международной научно-технической конференции «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов» (г. Ульяновск, 2001 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Продовольственная безопасность как важнейший фактор национальной безопасности страны и роль информационно-консультационных служб АПК в ее обеспечении» (г. Пенза, 2002 г.); на VIII Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов» (г. Москва, 2002 г.); на Международной научно-практической конференции «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств» (г. Краснодар, 2002 г.); на Международной конференции молодых ученых «От фундаментальной науки – к новым технологиям. Химия и биотехнология биологически активных веществ, пищевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии» (г. Тверь, 2002 г.); на Международной научно-практической конференции «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (г. Воронеж, 2003 г.).

1.6 Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 3 статьи.

1.7 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основной текст диссертации изложен на 150 страницах компьютерного текста, содержит 21 рисунок и 24 таблицы. Список использованной литературы включает 126 наименований, из них 10 зарубежных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследований. В соответствии с целью и задачами в качестве объектов исследований использовали виноградные вина различного типа, минеральные сорбенты (кизельгур, диатомит, палыгорскит, бельтинг-ткань и фильтр-картон, а также осадки, полученные при осветлении вин.

2.2 Методы исследований. При выполнении работы использованы современные экспериментально аналитические методы физико-химического анализа. Исследование реологических характеристик осадков проводили вискозиметрическим методом. Для определения основных показателей химического состава применяли стандартные методы ГОСТ и ГОСТ Р, а также методики, изложенные в методических рекомендациях ИВиВ «Магарач». Летучие вещества определяли методом газожидкостной хроматографии. Мутность определяли инструментальным методом в формазиновых единицах.

Процесс фильтрации виноградных вин исследовали методом математического моделирования, основанным на непротиворечивой теории. Нами разработан новый подход к теории фильтрации вин с образованием сжимаемых осадков. Как и в известных моделях фильтрования физической основой теории является закон течения жидкости в капиллярах (уравнение Пуазейля). Главными отличиями разработанного применительно к процессам фильтрования на винзаводе подхода являются, во-первых, учет неоспоримого факта, что в различных слоях осадка возникают различные нормальные напряжения, которые вызваны не нормальными силами давления, а касательными силами вязкостного трения. Во-вторых, связь нормального напряжения и пористости материала не подчиняется линейному закону упругости Гука.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Моделирование процесса фильтрации вин. Анализ и расчет процесса фильтрации виноградных вин проводили, используя разработанную нами математическую модель технологии фильтрации. Абсолютное большинство исследователей считают перепад давления на слое осадка ответственным за сжатие слоя осадка, а напряжение сжатия принимают равным . На самом деле величина не является статической нагрузкой. В капиллярах осадка при движении в них жидкости действуют касательные напряжения. Они являются причиной возникновения нормальных напряжений , сжимающих осадок. В случае фильтрации первые по ходу жидкости слои осадка (назовем их верхними) не сжаты, а нижние слои (вблизи фильтровальной перегородки) сжаты в наибольшей степени. Изменение напряжения по высоте описано уравнением 1.





. (1)

Вместе с изменением напряжения изменяется по высоте осадка и пористость . Нами доказано, что закон этого изменения имеет вид:

, (2)

где , начальная и минимальная пористость; коэффициент;

Коэффициент найден нами при обработке экспериментальных данных. Для несжимаемой жидкости скорость фильтрации W постоянна по высоте осадка. Это позволяет определить изменение давления по высоте осадка .

, (3)

где динамическая вязкость фильтрата, Пас; начальное удельное объемное сопротивление осадка, 1/м.

На основе решения дифференциального уравнения (3) с учетом уравнений (1) и (2) разработан метод расчета фильтрования виноматериалов с учетом сжимаемости осадка, который впервые учитывает изменение фильтровальных свойств осадка по высоте его слоя и во времени.

Придание стабильной прозрачности винам во многом зависит от характера изменения перепада давления на фильтр-картоне с течением времени. Доказано, что повышение разности давлений при постоянной скорости фильтрования обратно пропорционально диаметру поры в четвертой степени. Следовательно, повышение разности давлений связано с уменьшением диаметра пор, т. е. с забиванием пор частицами адсорбируемой примеси.

Для учета этого явления составлен материальный баланс по количеству адсорбируемой примеси , м3, за некоторый промежуток времени .

, (4)

где усредненные диаметры пор соответственно в начальный момент фильтрования и через некоторое время фильтрования , м; отношение объема осадка к объему фильтрата, м3/м3; F поверхность фильтрования, м2; n число пор на единице поверхности; коэффициент извилистости пор; V объем фильтрата, м3.

После преобразований получена зависимость перепада давления от времени:

, (5)

где , разности давлений за время и в начальный момент фильтрования ; C константа.

Величина константы C найдена нами экспериментально.

Резюмируя изложенное, можно заключить, что на основе анализа особенностей течения жидкостей в капиллярах, получаемого при фильтровании виноградных вин и виноматериалов сжимаемого осадка показано, что слои осадка, образованные при фильтрации виноматериалов, сжаты по высоте не одинаково, напряжение сжатия возрастает в зависимости от высоты слоя в направлении движения фильтрата. Разработанная с учетом этого явления математическая модель процесса фильтрации виноградного вина и виноматериалов в слое сжимаемого осадка удовлетворительно согласуется с данными стендового эксперимента и с результатами производственных испытаний работы фильтр-пресса с бельтингом в качестве фильтровальной перегородки.

3.2 Экспериментальное исследование технологического процесса фильтрации виноматериалов и определение параметров осадка. Экспериментальное исследование проводили на стендовых и промышленных фильтрах. В качестве фильтруемых смесей использованы виноматериалы различного типа. Принципиальная схема стендовой установки, на которой выполнен эксперимент по фильтрованию виноматериалов представлена на рисунке 1.

1 – центробежный насос; 2 – регулирующий вентиль;

3 – манометр; 4 – фильтрпресс; 5 – мерный бачок

Рисунок 1 – Схема фильтрационной установки

Фильтровальной перегородкой служила ткань бельтинг. Опыты проводились при постоянном перепаде давления, которое поддерживалось на следующих уровнях 0,005; 0,02; 0,035; 0,05 МПа.

Для проведения опытов использовался рамный фильтр-пресс, состоящий из 7 рам, размером 120х120х12 мм, общей поверхностью 0,2 м2. Исходный фильтруемый материал с помощью центробежного насоса 1 подавали в рамный фильтр-пресс 4. Необходимое избыточное давление устанавливали с помощью регулирующего вентиля 2 и контролировали по манометру 3. Объем фильтрата измеряли в мерном бачке 5.

Определение сопротивления фильтровальной перегородки , в качестве которой использовался бельтинг, проводилось в опытах по фильтрации воды на лабораторном фильтр-прессе (F = 0,2 м2).

Сравнение экспериментальных и расчетных данных представлено на рисунке 2. Из рисунка 2 видно, что наблюдается удовлетворительное согласие теории и эксперимента во всем диапазоне изменения перепадов давления на фильтровальном слое. С использованием результатов, представленных на рисунке 2, построена зависимость скорости фильтрации от перепада давления на фильтрующем слое при одинаковом удельном количестве фильтрата. Из рисунка 3 отчетливо видно, что скорость фильтрации W не пропорциональна движущей силе процесса .

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при фильтровании вина нецелесообразно повышать давление перед фильтр-прессом выше 0,35 бар, так как при дальнейшем повышении давления практически не возрастают скорость фильтрации и выход отфильтрованного вина за заданное время работы фильтра. Этот факт качественно согласуется с известными представлениями об особенностях фильтрования с образованием сжимаемых осадков.

экспериментальные данные;

1 p = 0,05.105 Па; 2 p = 0,2.105 Па;

3 p = 0,35.105 Па; 4 p = 0,5.105 Па.

Рисунок 2 – Зависимость удельного объема Рисунок 3 – Зависимость скорости

фильтрата v, м3/м2, от времени, мин, фильтрации W, м/с, от перепада давлений

при различных значениях p, Па над фильтрующим слоем p, Па

Процесс фильтрации виноматериала исследовали экспериментально с целью проверки развитой теории и математической модели фильтрования при постоянной скорости фильтрации. Исследование проводилось с использованием натурального сухого белого виноматериала «Шардоне». Его характеристика приведена в таблице 1. В качестве фильтровальной ткани использовался бельтинг.

Производственный эксперимент проводился следующим образом: включался насос и с помощью открытия соответствующих вентилей проводилось постепенное увеличение скорости фильтрации вплоть до избыточного давления 0,40,5 бар. В начальный период в результате фильтрации получалось некачественное вино по мутности. Поэтому в течение примерно 40 минут проводилась рециркуляция вина. Полученный фильтрат возвращался по байпасной линии в резервуар исходного виноматериала. После достижения давления 0,40,5 бар начинался основной процесс

Таблица 1 – Физико-химические показатели опытных виноматериалов до фильтрации

Образцы вин Объемная доля этилового спирта, % об. Массовое содержание, г/дм3 Массовое содержание, мг/дм3 рН Степень прозрачности, ф.ед.
сахаров титруемых кислот фенольных веществ красящих веществ белкового азота жиров
Натуральный сухой белый «Шардоне» 10,0 2,1 5,6 134,0 66,3 38,0 3,1 6,0
Натуральный сухой красный «Понтийское» 10,7 2,2 6,2 1400,0 262,8 72,0 48,0 3,2 12,0
Натуральный сухой розовый «Витязево» 10,1 2,0 5,8 1020,0 101,7 68,6 38,0 3,1 9,0
Специальный полудесертный розовый «Зори Витязево» 15,9 120 5,2 1860,0 236,4 80,4 46,4 3,3 9,5
Специальный десертный красный «Кагор 32» 16,0 163 6,3 2640,0 270,5 96,2 58,0 2,9 14,0

фильтрования. Процесс проводился до достижения давления перед фильтром 3 бар, что отвечало максимальному напору насоса, обеспечивающему постоянный расход и следовательно постоянную скорость фильтрации. В процессе фильтрации через определенные промежутки времени, т. е. через каждые два часа, фиксировалось значение перепада давления на фильтре. На рисунке 4 представлено сравнение теоретически полученной на идентифицированной математической модели зависимости перепада давления от времени с экспериментальными данными. Получено удовлетворительное согласие теории с опытом. Как показал численный эксперимент, на сухом красном вине пористость осадка с волокном сравнительно быстро достигает минимального значения (рисунок 5). Удельное сопротивление осадка также быстро растет (рисунок 6).

В процессе опытов путем замера оптической плотности определялась мутность вина. Экспериментально было установлено, что в период экспоненциального роста качество фильтрата не удовлетворяло требованиям к готовому вину, а в период роста по прямой получался более качественный продукт. Качественно было обнаружено, что прозрачность виноматериала улучшается в течение 30 – 50 мин. Это можно объяснить двумя причинами: во-первых, образованием слоя осадка, который сам оказывает фильтрующее действие и, во-вторых, уменьшением пористости осадка. Полученный результат позволяет в зависимости от типа и качества виноматериала определить заранее программу его фильтрации на основе предварительного лабораторного эксперимента и математического моделирования на разработанной математической модели.

Для проверки было выполнено экспериментальное исследование фильтрации белого сухого вина через фильтр-картон.

В качестве объекта исследования использовалось предварительно отфильтрованное вино специальное десертное красное «Кагор 32». Характеристика вина приведена в таблице 2.

Таблица 2 – Физико-химические показатели вин после фильтрации через фильтр-картон

Образцы вин Объемная доля этилового спирта, % об. Массовое содержание, г/дм3 Массовое содержание, мг/дм3 рН Степень прозрачности, ф.ед.
сахаров титруемых кислот фенольных веществ красящих веществ белкового азота жиров
Натуральный сухой белый «Шардоне» 10,0 2,1 5,6 98,0 43,0 26,6 3,0 0,1
Натуральный сухой красный «Понтийское» 10,7 2,2 6,1 1140,0 230,0 44,5 30,0 3,1 0,4
Натуральный сухой розовый «Витязево» 10,0 2,0 5,7 970,6 98,0 36,4 30,9 3,1 0,3
Специальный полудесертный розовый «Зори Витязево» 15,9 120 5,2 1520,0 160,2 44,0 41,0 3,2 0,4
Специальный десертный красный «Кагор 32» 16,0 163 6,2 2010,0 210,4 46,9 40,0 2,9 0,5

Наряду с лабораторным проведен промышленный эксперимент по окончательной очистке сухого виноматериала на фильтре с картоном, который (фильтр) содержал 60 пластин картона размером 600х600 мм. Сравнение расчетных данных с экспериментальными приведено на рисунке 7. Модель удовлетворительно описывает экспериментальные данные.

 Зависимость перепада давлений Зависимость пористости-47  Зависимость перепада давлений Зависимость пористости -48

Рисунок 4 – Зависимость перепада давлений Рисунок 5 – Зависимость пористости

, бар, от продолжительности осадка , м3/м3, от продолжительности

фильтрации , мин фильтрации , мин

 Зависимость удельного Зависимость разности давлений -53  Зависимость удельного Зависимость разности давлений -54

Рисунок 6 – Зависимость удельного Рисунок 7 – Зависимость разности давлений

сопротивления осадка , 1/м2, от , бар, от продолжительности фильтрования

продолжительности фильтрации , мин вина , с, через фильтр-картон

Анализ влияния свойств осадка на режим процесса фильтрования показал, что при малых значениях начальной пористости осадка и больших , а также высоких значениях минимальной пористости при расчетах фильтрования виноматериалов можно использовать уравнения скорости фильтрации для несжимаемых осадков.

3.3 Разработка технологического режима и оценка эффективности рабочего цикла двухступенчатого фильтрования виноматериалов. Ряд обстоятельств затрудняют определение технологического режима двухступенчатого процесса фильтрования с оптимальным результатом, т. е. с наиболее высоким качеством и при наименьших затратах. Эти затруднения связаны со следующими факторами: фильтрационная способность даже при использовании одинаковых фильтрующих материалов зависит от типа вина и, более того, от технологических условий его приготовления, в частности от погодных условий, от года сбора урожая, от климатических условий, которые были в этот год. В этой связи, не представляется возможным создать общую теорию, которая позволяла бы на чисто теоретической основе разрабатывать оптимальную программу и технологический режим рабочего цикла фильтрования. Это, во-первых. Во-вторых, объемы и время фильтрации зачастую сильно зависят от конъюнктуры сбыта, от потребности рынка, которые имеют не только сезонные, но и временные колебания. Все перечисленное позволило сформулировать задачу, которую необходимо решить перед тем, как начать фильтрацию виноматериалов. Численными методами по разработанной на Borland Pascal программе проведено решение вопросов разработки рабочей программы и определены режимы на первой стадии предварительного фильтрования.

Результаты моделирования представлены в таблице 3.

В соответствии с возможными вариантами задания можно выбрать второй вариант, как обеспечивающий максимальную экономию вспомогательных материалов. Результаты, полученные при разработке технологического режима рабочего цикла двухступенчатой фильтрации использовались для оценки эффективности предлагаемого метода с точки зрения качества полученных виноматериалов.

Таблица 3 – Итоговые показатели сравниваемых вариантов

№ п/п Показатели 1-й вариант 2-й вариант 3-й вариант 4-й вариант
1 Объем заказа, V, дал 2400 2400 2400 2400
2 Требуемая поверхность фильтрации, , м2 38,4 10,2 38,4 20,5
3 Производи-тельность насоса, Q, м3/ч 12 3,2 24 12
4 Время фильтрации, , ч, мин 3 ч 50 мин 10 ч 1 ч 25 мин 2 ч 30 мин

Для сравнительной характеристики предлагаемого метода фильтрации был поставлен производственный опыт (таблицы 2 и 4). С этой целью отбирали виноматериал разных типов, проводили оклейку каждой партии, после чего снимали с клеевых осадков и фильтровали, добиваясь степени прозрачности, характеризуемой термином «прозрачное с блеском». Каждую партию виноматериалов разделяли на две части. Первую часть фильтровали через фильтр-картон по общеизвестному способу, а вторую – по предлагаемому двухступенчатому методу через бельтинг-ткань и затем через фильтр-картон в соответствии с рабочей программой, разработанной по вышеизложенной методике. Сравнение виноматериалов проводили по разным физико-химическим показателям, а также по удельному расходу фильтрующих материалов. Исходные физико-химические показатели натуральных и специальных виноматериалов представлены в таблице 1.

После фильтрации через фильтр-картон часть показателей изменили свои значения. Это касается, прежде всего, изменения содержания фенольных и красящих веществ, белкового азота и жиров. Во всех случаях наблюдается тенденция к их снижению. Так содержание фенольных веществ снизилось с 1400 мг/дм3 до 1250 мг/дм3, наибольшее снижение отмечено при двухступенчатой фильтрации. Очевидно, часть фенольных веществ сорбируется на бельтинге. Аналогичные изменения происходят и с красящими веществами. Однако при этом отмечается не только снижение общего содержания, но и более яркая окраска обработанных виноматериалов. В качестве положительного эффекта можно отметить снижение содержания белкового азота и жиров, способных образовывать биокомплексы, которые являются причиной помутнения готовых вин. Удельный расход фильтр-картона при двухступенчатой фильтрации почти в 2,3 раза меньше, чем при обычной технологии.

Таким образом, разработаны рекомендации по режимам процессов фильтрации в две стадии: на фильтр-прессе с фильтровальным волокном и на фильтр-прессе с фильтр-картоном. Разработана программа фильтрации виноматериалов и вина на винодельческом предприятии, обеспечивающая минимальные затраты при выполнении производственных заказов. Использование двухступенчатой фильтрации положительно сказывается на качестве обработанных виноматериалов, обеспечивая снижение фенольных соединений, а также белкового азота и жиров.

На основании экспериментальных исследований обоснована и усовершенствована технология осветления виноградных вин на основе двухступенчатой фильтрации. Технологическая схема осветления вина с помощью одноступенчатой и двухступенчатой фильтрации приведена на рисунке 8.

Внедрение разработанной методологии на винзаводе «Витязево» при выработке 100 тыс. дал вина дало снижение затрат картона в количестве 2,65 т/год, что соответствует 191714 рублей в год.

Таблица 4 – Физико-химические показатели вин после двухступенчатой фильтрации

Образцы виноградных необработанных виноматериалов Объемная доля этилового спирта, % об. Массовое содержание, г/дм3 Массовое содержание, мг/дм3 рН Степень прозрачности, ф.ед.
сахаров титруемых кислот фенольных веществ красящих веществ белкового азота жиров
Натуральный сухой белый «Шардоне» 10,0 2,1 5,6 110,0 42,2 31,5 3,1 0,1
Натуральный сухой красный «Понтийское» 10,6 2,2 6,1 1250,0 248,0 46,0 36,4 3,1 0,5
Натуральный сухой розовый «Витязево» 10,0 2,0 5,7 980,6 98,6 37,2 35,9 3,1 0,4
Специальный полудесертный розовый «Зори Витязево» 15,9 120 5,2 1620,0 179,8 45,8 39,6 3,3 0,5
Специальный десертный красный «Кагор 32» 16,0 163 6,2 2150,0 238,4 48,1 40,2 2,9 0,6


одноступенчатая фильтрация; двухступенчатая фильтрация;

1 – резервуар; 2 – станция дозирования оклеивающих веществ; 3 – эгализатор; 4 – установка для обработки холодом «Кристалстоп»;

5 – диатомитовый намывной фильтр; 6 – фильтр пластинчатый; 7 фильтр пластинчатый

Рисунок 8 – Технологическая схема осветления вина с помощью одноступенчатой и двухступенчатой фильтрации

ВЫВОДЫ

  1. Обоснована и усовершенствована технология осветления виноградных вин на основе применения двухступенчатой комплексной фильтрации.
  2. Показано, что осадочный слой, образующийся в процессе фильтрации, представляет собой многослойную структуру, напряжение в которой возрастает в зависимости от высоты слоя в направлении движения фильтрата; на основании полученных данных разработана математическая модель процесса комплексной двухступенчатой фильтрации.
  3. Установлено, что процесс фильтрации вина через фильтр-картон носит адсорбционный характер и с достаточной точностью описывается предложенной математической моделью.
  4. Показано, что качество вина по показателю мутности повышается по мере снижения пористости осадка.
  5. Предложенная модель технологического этапа фильтрации адаптирована к производственным условиям и может служить основой для выбора технологических режимов процессов фильтрации.
  6. Установлено, что фильтрацию целесообразно вести в две стадии: на фильтр-прессе с фильтровальным волокном и на фильтр-прессе с фильтр-картоном.
  7. Показано, что оптимальная прозрачность вина достигается за счет применения предлагаемых технологических режимов комплексной двухступенчатой фильтрации; при этом удельный расход фильтр-картона более, чем в два раза ниже, чем при действующих технологиях.
  8. Определены технологические свойства сжимаемых осадков, получаемых при фильтрации различных виноматериалов на бельтинге и фильтрационные свойства фильтр-картона.
  9. Использование предложенной усовершенствованной технологии осветления виноградных вин позволяет значительно повысить качество обработанной продукции за счет снижения содержания в ней полимерных фенольных соединений, белкового азота.
  10. При реализации разработанных производственных программ и новых технологических режимов фильтрования получен реальный экономический эффект от реализации указанной программы в размере 191714 руб. в год при переработке 100 тыс. дал вина.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

  1. Соболев Э.М., Асланов В.С. Особенности осветления вин фильтрованием с использованием вспомогательных веществ // Тез. докл. междунар. научной конф. «Прогрессивные пищевые технологии – третьему тысячелетию», Краснодар.-2000.-С. 215-216.
  2. Асланов В.С., Соболев Э.М. Моделирование и совершенствование процесса фильтрации в случае сжимаемых осадков // Материалы IV междунар. научно-технич. конф. «Математическое моделирование физических, экономических, технических, социальных систем и процессов», Ульяновск.-2001.-С.65-66.
  3. Асланов В.С., Соболев Э.М., Короткова Т.Г., Константинов Е.Н. Моделирование процесса фильтрации виноградного сока и вина // Изв. вузов. Пищевая технология.-2002.-№ 1.-С. 61-62.
  4. Асланов В.С., Соболев Э.М., Константинов Е.Н. Улучшение качества виноградного сока на основе моделирования процесса фильтрации // Сб. материалов Всероссийской научно-практич. конф. «Продовольственная безопасность как важнейший фактор национальной безопасности страны и роль информационно-консультационных служб АПК в ее обеспечении», Пенза.-2002. С. 146-148.
  5. Асланов В.С., Соболев Э.М., Константинов Е.Н. Повышение качества вина при фильтрации сжимаемых осадков // Труды VIII междунар. научно-практич. конф. «Актуальные проблемы развития пищевой промышленности и стандартизации пищевых продуктов», Москва.:-2002.-Вып.7.-Том 1.-С. 129-131.
  6. Асланов В.С., Соболев Э.М., Короткова Т.Г., Константинов Е.Н. Корреляция свойств сжимаемого осадка с изменением прозрачности вина в процессе фильтрации // Изв. вузов. Пищевая технология. -2002.-№ 4.- С. 43-44.
  7. Асланов В.С., Копань А.С., Шакун М.М. Моделирование процесса фильтрации вина // Материалы междунар. научно-практич. конф. «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств», Краснодар.-2002.-С. 205-207.
  8. Константинов Е.Н., Асланов В.С. Влияние напряжения сжатия на пористость осадков растительного происхождения при фильтровании // Материалы междунар. научно-практич. конф. «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств», Краснодар.-2002.- С. 131-132.
  9. Малышев Д.В., Асланов В.С., Константинов Е.Н. Фильтрация сжимаемых осадков с вспомогательными веществами при фильтрации виноматериалов Материалы Междунар. конф. молодых ученых «От фундаментальной науки – к новым технологиям. Химия и биотехнология биологически активных веществ, пищевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии», Тверь, 2002.-Вып. 2.-С.95-96.
  10. Асланов В.С., Малышев Д.В., Константинов Е.Н., Короткова Т.Г. Особенности фильтрации вин через фильтр-картон при постоянной скорости фильтрования // Сборник научных статей Междунар. научно-практич. конф. «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции», г. Воронеж, 2003.-С.94-99.


 





<


 
2013 www.disus.ru - «Бесплатная научная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.