- Автоматизация и энергосбережение технологического процесса производства напитков функционального назначения
- Двухступенчатое разделение картофельного сока на ультрафильтрационной мембране inopor 30 нм и обратноосмотической мембране марки эро-кни производства зао нтц «владипор»
- Исследование концентрирования картофельного сока на мембране эру
- Исследования по применению мембран для разделения и концентрирования картофельного сока, а также для очистки соково промывных вод картофелекрахмального производства
- Приготовление модельных растворов картофельного сока
- Характеристика исследуемых сортов винограда
Автоматизация и энергосбережение технологического процесса производства напитков функционального назначения
На основании проведенных исследований нами предложена технология высококачественных напитков функционального назначения на основе виноградного сока прямого отжима с повышенным содержанием биологически активных веществ за счет включения в их состав экстрактов из растительного сырья [67].
Переработка винограда для получения виноградного сока прямого отжима осуществлялась в соответствии с технологической инструкцией [108].
Осветление виноградного сусла проводилось с применением пектолитиче-ского ферментного препарата нового поколения Тренолин опти ДФ (Trenolin Opti DF) производства германской фирмы «Эрбсле Гайзенхайм» (Erbslh Geisenheim).
Плоды фейхоа и ягоды ежевики в составе напитков функционального назначения использовались в виде водных экстрактов.
Состав купажей готовых напитков устанавливался в соответствии с их ор-ганолептической и физико-химической характеристикой [69].
На основе лабораторных и производственных опытов по приготовлению напитков на основе виноградного сока была разработана технология и составлена технологическая инструкция по производству функциональных напитков на основе виноградного сока прямого отжима и экстрактов из растительного сырья.
Процессуально-технологическая схема производства напитков функционального назначения на основе виноградного сока представлена на рисунке 4.1. Процессуально-технологическая схема производства напитков функционального назначения на основе виноградного сока
Для выработки сортового виноградного сока виноград собирают при содержании сахаров не ниже 16 г/100 см3 и кислотности 5-10 г/дм3.
Виноград, направляемый на производство виноградного сока, в процессе сбора сортируют, удаляя больные, поврежденные и загрязненные грозди и ягоды. Транспортирование винограда на пункты по переработке осуществляют в металлических контейнерах и самосвалах, изготовленных из нержавеющей стали, стойкой к виноградному суслу, или покрытых специальными антикоррозионными лаками, а также в деревянных ящиках. Приемку винограда осуществляют по количеству и качеству. Время от сбора винограда до переработки не должно превышать 4 ч.
Дробление винограда является одной из наиболее ответственных операций в технологическом процессе приготовления соков. В существующих дробилках выход сока ягоды осуществляется путем механического воздействия – раздавливания, измельчения, разбивания ягод винограда.
Валковые дробилки позволяют получать сусло высокого качества, характеризующегося низким содержанием экстрактивных веществ, поскольку они обеспечивают мягкие режимы переработки винограда, благодаря которым удается избежать интенсивного измельчения твердых элементов виноградной ягоды и выхода в сусло большого количества экстрактивных веществ.
Центробежные дробилки-гребнеотделители позволяют в наибольшей степени разрушить клеточную структуру ягоды иногда даже с растиранием кожицы, что приводит к увеличению общего выхода сусла, в том числе сусла-самотека. В результате интенсивного механического воздействия на клеточные структуры ягод происходит обогащение сусла фенольными, азотистыми и другими экстрактивными веществами, коллоидами, обрывками растительной ткани, чрезмерно интенсивное воздействие на ягоды винограда приводит к образованию трудно-осаждаемых взвесей, что в дальнейшем сказывается на качестве осветления сусла.
Дробление целыми гроздями позволяет в максимальной степени разрушить структуру грозди за счет измельчения и разрыва клеточных тканей, тем самым увеличить выход сусла из клеток ягоды и гребня. В результате сусло обогащается устойчивыми по форме экстрактивными компонентами, в основном фенольной природы, а также дубильными соединениями гребней.
Применение такого способа дробления винограда при производстве натурального сока представляется излишним, поскольку повышенное содержание фе-нольных веществ, переходящих из гребней в сусло, может в дальнейшем придать соку повышенную терпкость и грубость, лишить его тонкости и гармоничности. Соки, полученные с отделением гребней, обычно мягче, бархатистее и тоньше.
Таким образом, с целью оптимального извлечения экстрактивных веществ из виноградной грозди в сусло принимается переработка винограда с отделением гребней на валковых дробилках-гребнеотделителях.
Предпочтительно применять валковую дробилку оригинальной конструкции, в которой дроблению винограда валками предшествует отделение гребней.
Это позволяет дробить виноград в щадящем режиме и тем самым получать сусло более высокого качества.
В верхней части дробилки находится гребнеотделитель, представляющий собой легкий, но прочный перфорированный барабан из нержавеющей стали. Внутри барабана вращается гребнеотделяющий вал с установленными на нем по спирали бичами. Вал и барабан вращаются с разной скоростью в противоположном направлении.
Бичи бьют по виноградным ягодам, отделяя их от гребней, и за счет спиралевидной установки на валу выносят гребни из машины на конвейер. Ягоды скатываются по барабану, проходят сквозь его отверстия и попадают на валки, изготовленные из специального, износоустойчивого пластика.
Мезга собирается в сборник и перекачивается винтовым мононасосом в пневматические прессы для кратковременного настаивания в течение 4-6 часов и отделения сусла от мезги. Скорость работы насоса автоматически согласуется с производительностью дробилки.
Гребневая масса – отход основного производства – поступает на утилизацию.
Сусло выделяют из мезги двумя способами: свободным стеканием под действием силы тяжести и прессованием. Стекание сусла из мезги можно рассматривать как гидродинамический процесс течения жидкости через пористую среду, который сопровождается более или менее полным разделением твердой и жидкой фаз суспензии.
Для отделения оставшегося сусла мезгу подвергают прессованию. При этом происходит разрушение растительных клеток ягоды, истирание кожицы, а при неблагоприятных условиях – раздавливание и перетирание виноградных семян. Поэтому в прессовом сусле имеется определенное количество взвесей, дубильных и других веществ.
Двухступенчатое разделение картофельного сока на ультрафильтрационной мембране inopor 30 нм и обратноосмотической мембране марки эро-кни производства зао нтц «владипор»
В начале эксперимента для каждого «чистого» мембранного элемента определяли его удельную производительность на обратноосмотической воде.
После каждого эксперимента проводилась регенерация мембранных элементов путём мойки кислотно-щелочными растворами с проведением замеров удельной производительности мембранного элемента на дистиллированной воде для оценки степени регенерации мембраны.
Выбор температуры для проведения регенерации определялся устойчивостью мембранных элементов к высоким температурам. Поэтому, регенерацию ультрафильтрационных элементов проводили моющим раствором, нагретым до температуры 70 С в контуре пилотной установке, а нанофильтрационных и обратноосмотических мембранных элементов — при 40 С.
Отмывка мембранных элементов осуществлялась следующим образом: после концентрирования картофельного сока, сливали оставшийся в установке объём концентрата. Затем мембранную установку дважды промывали объёмом обратноосмотической воды, который был равен объёму полученного ранее концентрата.
После чего в установку заливали щелочным раствором едкого натра (NaOH) с концентрацией 0,5 г/л и работали в режиме циркуляции фильтрата при давлении Рвх/Рвых = 0,3/0,2 МПа и температуре Т = 70 С в течении 30 мин. По окончании этого времени, моющий раствор сливался и установка промывалась обратноосмотической водой до нейтрального рН.
При достижении нейтрального рН производился замер удельной производительности. Если же полученная удельная производительность ниже удельной производительности, определённой до начала эксперимента, то процедуру мойки повторяли ещё раз и так до тех пор, пока не достигнем начальной удельной производительности.
После 3- -4 циклов фильтрации применяется комбинированный моющий раствор для удаления бактериологического загрязнения. Для этого в конечный моющий раствор добавляли жидкую форму гипохлорита натрия (NaCIO) 30 % с концентрацией 5 мл/л и продолжали работать в течении 5 мин. Гипохлорит добавляется в щелочной раствор через (10 15) мин после начала работы.
На основании проведенных исследований по разработке технологии двухступенчатого концентрирования картофельного сока предложена аппаратурно-технологическая схема (рисунок 17). Аппаратурно технологическая схема включает следующие операции: разделение смеси мезги с картофельным соком на центрифуге; отстаивание картофельного сока; контрольное удаление мезги; ультрафильтрация картофельного сока; стадия обратного осмоса; смешивание концентратов картофельного сока и мезги; сушка картофельного корма.
По аппаратурно-технологической схеме разделения и концентрирования картофельного сока и получения сухого корма смесь мезги с картофельным соком, полученная на гидроциклонной установке, поступает в сборник 1, откуда насосом подаётся на центрифугу типа ОГШ 2, где разделяется на мезгу и картофельный сок.
Сгущённая мезга винтовым конвейером 4 направляется в сборник сырого корма 14. Картофельный сок поступает в сборник картофельного сока 3, откуда пеногасящим насосом подаётся в первый сборник-отстойник 5, который снабжен вентилятором-пеногасителем 16.
Из первого сборника-отстойника 5 картофельный сок, освобождённый от крахмала, поступает во второй сборник-отстойник 5, снабженный циклоном 6 для улавливания сока. 127 Из второго сборника-отстойника 5 картофельный сок после отстаивания плунжерным насосом 7 направляется на дуговое сито 8 для очистки от мелкой мезги.
Мелкая мезга направляется в сборник сырого корма 14, а очищенный от крахмала и мезги картофельный сок — в сборник 9. Из этого сборника картофельный сок насосом подаётся через теплообменник 10, где подогревается до температуры 45 С, в ультрафильтрационный модуль 11.
Несколько ультрафильтрационных модулей, расположенных последовательно, образуют каскад ультрафильтрации. После прохождения каскада ультрафильтрации картофельный сок разделяется на два потока: поток ультрафильтрата и поток ультраконцентрата. Ультраконцентрат направляется в сборник сырого корма 14, а ультрафильтрат направляется в сборник ультрафильтрата 12 и затем на модуль обратного осмоса 13.
Несколько модулей обратного осмоса, расположенных последовательно, образуют каскад обратного осмоса. По прохождении каскада обратного осмоса ультрафильтрат картофельного сока разделяется на два потока: поток ОО-фильтрата и поток 00-концентрата. ОО-концентрат направляется в сборник сырого корма 14, а ОО-фильтрат направляется на производство, для использования его на технологические нужды (мойку картофеля, мойку оборудования).
Проведены опытно-промышленные испытания мембранной технологии разделения и концентрирования картофельного сока на ООО «Вурнарский крахмальный завод» (Республика Чувашия). При проведении испытаний достигнута концентрация СВ в обратноосмотическом концентрате 22 % при рабочем давлении 5,0 МПа (Приложение 5).
По данным опытно-промышленных испытаний произведён расчёт экономической эффективности от внедрения мембранной технологии разделения и концентрирования картофельного сока для завода производительностью 100 т картофеля в сутки, который показал рентабельность производства на уровне 40 % при сроке окупаемости капитальных затрат 2,5 года (Приложение 4).
Исследование концентрирования картофельного сока на мембране эру
Из графических зависимостей (рисунки 24, 25) видно, что увеличение давления не приводит к постоянному возрастанию удельной производительности. Расчетным путем было определено, что оптимальным давлением для проведения процесса ультрафильтрации является давление 0,47 МПа.
На рисунке 26 отображены зависимости удельной производительности керамической мембраны INOPOR 30 нм от температуры проведения процесса ультрафильтрации при различной концентрации исходного продукта и постоянном трансмембранном давлении Ртрм = 0,47 МПа.
На рисунке 27 показаны зависимости концентрации пермеата, полученного на керамической мембране INOPOR (d=30 нм), от температуры проведения процесса ультрафильтрации при различном трансмембранном давлении и концентрации исходного продукта 3,5 % СВ. Рисунок 26 — Зависимости удельной производительности от температуры проведения процесса ультрафильтрации на керамической мембране INOPOR d = 30 нм при различной концентрации картофельного сока и трансмембранном давлении 0,47 МПа: 1 — с = 2 %; 2 — с = 4 %; 3 — с = 6 %
Зависимости, приведенные на рисунках 26 и 27, указывают на увеличение удельной производительности по пермеату от роста температуры, что объясняется снижением вязкости продукта, а снижение содержания в фильтрате СВ — увеличением толщины слоя концентрационной поляризации при увеличении концентрации СВ в исходном растворе и рабочего давления.
Экспериментальные данные для расчета прогнозируемого содержания СВ в пермеате с увеличением концентрации исходного картофельного сока позволили построить следующие графические зависимости (рисунок 28). Рисунок 28 — Зависимости концентрации сухих веществ пермеата СВ, % от исходной концентрации раствора с, % при различных давлениях: 1 — 0,3 МПа; 2 — 0,45 МПа; 3 — 0,6 МПа. Температура фильтрации Т = 45 С, диаметр пор мембраны d = 30 нм
Из рисунка 28 видно, что при увеличении концентрации исходного продукта содержание сухих веществ в фильтрате также увеличивается. Помимо этого, с ростом рабочего давления наблюдается определенное снижение сухих веществ в фильтрате. Это объясняется увеличением толщины слоя концентрационной поляризации, который является динамической мембраной и увеличивает селективность мембраны, но существенно снижает скорость фильтрации.
Полученные нами уравнения (13) и (14) позволяют провести оптимизацию процесса ультрафильтрации, т.е. определить те значения влияющих факторов, при которых достигается максимальная удельная производительность процесса при допустимом содержании сухих веществ в пермеате (фильтрате).
Например, сухие вещества в фильтрате не должны превышать 3,5 %. Оптимизацию проводили на программе Mathematica 8.0.4. Ниже приведен пример расчета оптимальных параметров проведения процесса ультрафильтрации для достижения максимальной удельной производительности с исходной концентрацией продукта сисх = 4 %.
Ш[1]= CBb = -0.36 1.052 с- 0.0544 cf 0.0221 d-0.00016 dA 2 — 0.00219 T P — 0.00394 с d 0ut[ij= -0.36 1.052 с- 0.0544 с 0.0221 d- 0.00394 с d- 0.00016 d — 0.00219 P T in[2= q = -358.85 0.0207 Тл 2 54.13 с — 4.89 cA 2 122.05 P — 12.924 РЛ 2 2.841 d-0.0204 dA 2 0.0247. T.d-0.
744 c d 0utp]= -358.85 54.13 с — 4.89 c! 2.841 d-0.744 с d 0.0204 d 122.05 P- 12.924 Pl 0.0247 dT 0.0207 T ln[31= T = 45; In [4] = фішх = НМахітіге[{д, g 90, с ==4, 3 P 5, 10 d 80, CBb 3.5}, {с, P, d}] Out [4]= {121.183, {c-»4., P-» 4.72184, d-» 23.
9338}} Приведенный пример показывает, что максимальная удельная производительность достигается при РтрМ — 0,47 МПа и d пор мембраны — 24 нм. Поскольку в промышленности номинала пор мембраны 24 нм не изготавливают, то ближайшим значением данному критерию была выбрана мембрана с номиналом пор 30 нм.
На рисунке 29 приведены значения диаметров пор мембраны, при которых достигается максимальная удельная производительность в зависимости от содержания сухих веществ в исходном продукте при Ртрм = 0,47 МПа и Т = 45 С.
Например, при концентрации СВ исходного раствора сисх = 4 % максимальная производительность достигается при диаметре пор мембран порядка 24 30 нм и составляет 121 л/м2ч. В результате проведенных исследований по оптимизации процесса ультрафильтрации картофельного сока на трубчатых керамических мембранах фирмы INOPOR при помощи многофакторного эксперимента по плану 3(к»р) были получены уравнения, позволяющие определять с достаточно высокой степенью точности (г 0,977) удельную производительность и содержание СВ в фильтрате при ультрафильтрации картофельного сока в зависимости от влияющих факторов.
Полученные уравнения (13) и (14) позволяют провести оптимизацию процесса ультрафильтрации с целью достижения максимальной удельной производительности и допустимого содержания сухих веществ в фильтрате.
Разработанная математическая модель многофакторного эксперимента позволяет прогнозировать значения различных параметров, рассмотренных в рамках многофакторного эксперимента.
С помощью математической модели определены параметры процесса ультрафильтрации картофельного сока: трубчатая керамическая мембрана с номиналом пор d = 30 нм, трансмембранное давление Ртм = 0,47 МПа, температура Т = 45 С, концентрация СВ картофельного сока 3,7 %.
Двухступенчатое разделение картофельного сока с использованием керамических ультрафильтрационных мембран марки КУФЭ 67 кДа и нанофильтрационного рулонного элемента ЭРН 500 Да
Проведены исследования по двухступенчатому разделению картофельного сока с использованием на первой ступени трубчатых керамических ультрафильтрационных мембран КУФЭ 30 нм (67 к Да), на второй ступени — рулонного нанофильтрационного мембранного элемента «Владипор» марки ЭРН 500 Да, изготовленного на основе нанофильтрационной мембраны «Владипор» типа ОПМН — П.
Исследования по применению мембран для разделения и концентрирования картофельного сока, а также для очистки соково промывных вод картофелекрахмального производства
Изучение видового состава выделенных по наиболее типичным морфологическим признакам микроорганизмов показало, что большинство из них близки к микроорганизмам из рода Proactinomyces. Как правило, эти микроорганизмы имеют очень мелкие размеры, не превышающие 1-1,5 ц, что указывает на возможность прохождения их через поры таких мембран как УАМ-50, МГА-80, МГА-100.
Наиболее часто обнаруживались мелкие комковидные формы, образующие на твердых агаризированных средах очень мелкие (меньше 1 мм в диаметре) бесцветные или кремовые колонии. Подобные микроорганизмы встречаются в почке на гниющих растительных остатках, а также при брожении крахмалсодержащих сред.
Кроме указанных микроорганизмов были выделены микроорганизмы, близкие к родам Micrococcus, Streptococcus и Actinomyces. В отдельных случаях выделенные микроорганизмы теряли жизнеспособность через 5-Н5 месяцев после выделения и хранения на картофельном агаре.
Применение мембранного способа для локальной очистки соково-промывных вод значительно снижает содержание сухого остатка в них и уменьшает микробиологическую обсемененность. Очищенная таким образом вода может быть использована в производстве, например, на станции промывания крахмала [18, 19, 41, 42]. Cancino В (B.Cansino) и др. проводили пилотные испытания по очистке сточных вод производства кукурузного крахмала с использованием мембранных технологий [34].
В данной работе использовали стадию обратного осмоса с предварительной очисткой на стадии микрофильтрации (d = 0,2 мкм), где удалось достичь производительности по фильтрату 0,0108 л/м ч при Рраб = 0,25 МПа. Впоследствии микрофильтрат был направлен на стадию обратного осмоса, который проводили при давлении 3 МПа.
Удельная скорость фильтрации составила 59 л/м2ч, а содержание СВ и показатель ХПК в фильтрате обратного осмоса составили 0,001 % и 31,2 мг02/л соответственно. Авторы показали, что стадия обратного осмоса в сочетании с микрофильтрацией применима для очистки сточных вод производства кукурузного крахмала.
Реффер (H.Riiffer) и другие использовали пилотную установку обратного осмоса для фильтрации разбавленного картофельного сока, который был получен после стадии центрифугирования с отделением белка и других растворенных веществ из картофельного крахмала [43].
Ивзен Ш. (Evzen Sarka) и другие исследовали очистку сточных вод производства сухого картофельного пюре с целью возврата концентрата в производственный процесс. Показатели ХПК и БПК5 данной воды были 11840 мг02/л и 8670 мг02/л соответственно [36].
Перед мембранной очисткой сточная вода была пропущена через металлическое сито с диаметром ячейки 0,75 мм, содержание СВ в ней составило 0,67 %.
Для очистки сточных вод использовали пилотную установку, укомплектованную керамическими мембранами фирмы «Membralox» двух типов: с размером пор 500 нм (А1203) — микрофильтрационную и 100 нм (ZrO). Также использовали установку ARNO 600 с обратноосмотической мембраной 7410 производства Японии (Nitto Denko Corporation, Osaka).
В ходе эксперимента, продолжительность которого составила 9 мин, поток пермеата через мембрану с номиналом пор 100 нм снижался с 520 л/м2ч до 100 л/м2ч при Р = 0,1 МПа и Т = 50 С.
Селективность по сухим веществам оказалась высокой в каждом из образцов керамических мембран: для мембраны с номиналом пор 500 нм селективность по СВ составила 38 %, а по показателям ХПК и БПК5 составляла — 32 -ь 33 %. Для мембраны с номиналом пор 100 нм селективность по СВ составила 34 %, а по показателям ХПК и БПК5 -составляла 60 %.
На стадию обратного осмоса был подан ультрафильтрат после мембраны с номиналом пор 100 нм. Удельная производительность обратноосмотической полимерной мембраны при 2 МПа и температуре 32 С составила 25 л/м2ч. Селективность по СВ составила 59 %, а по показателям ХПК и БПК5 — 14 % и 29 % соответственно.
Гармен Дж. Цвинеберг (Harmen J. Zwijneberg) и другие проводили работы по выделению белка из картофельного сока с помощью ультрафильтрационных мембран и процесса диафильтрации для повышения качества белка [38].
Картофельный сок, направляемый на мембранное разделение, имел содержание СВ = 6,6 %. Перед процессом ультрафильтрации картофельный сок проходил предочистку путем флотации, благодаря которой удалялись взвешенные вещества (мелкая мезга) и воздух из картофельного сока.
В эксперименте использовали ряд ультрафильтрационных мембран на основе трех различных материалов: гидрофильного полиэфирсульфона, гидрофильного поливинилденфторида и регенерированной целлюлозы. Мембраны имели отсечку по молекулярной массе 5 — 100 кДа.
Проведенные эксперименты показали, что размер пор и материал мембран имеют небольшое влияние на удержание картофельного белка из-за большого влияния концентрационной поляризации. Во всех экспериментах извлекаемость картофельного белка из раствора была примерно одинакова.
После процесса концентрирования картофельный белок направлялся на распылительную сушилку. Высушенный картофельный белок имел следующие показатели: влажность — 8 %, белок — 82 %, зола — 3 %. Образцы полученного в сухом виде картофельного белка проходили испытания в мясной и хлебопекарной промышленности. В результате испытаний было показано, что картофельный белок можно использовать вместо яичного белка, соевых изолятов.
Приготовление модельных растворов картофельного сока
Выбор типа мембранного элемента основывался: на устойчивости селективного слоя мембраны к механическим воздействиям; на устойчивости селективного слоя мембраны и подложки мембраны к агрессивным средам; возможности создания у поверхности селективного слоя мембраны развитого турбулентного режима.
При рассмотрении различных типов мембранных элементов были сделаны следующие выводы:
1. Рулонные и половолоконные полимерные мембранные элементы неэффективны по причине малого диаметра каналов и малой толщины канала между мембранами, которые при разделении картофельного сока забиваются механическими частицами. Это приводит к резкому увеличению давления на входе в аппарат и падению производительности.
2. Трубчатые полимерные элементы лишены тех недостатков, которые имеют рулонные и половолоконные полимерные мембраны. Однако они не стойки к высоким температурам и агрессивным средам.
3. Поскольку полимер недостаточно стоек к воздействию высоких температур и агрессивных сред, то трубчатые керамические мембранные элементы не подвержены разрушению при воздействии данных факторов на мембрану и обладают высокой механической прочностью, как селективного слоя, так и подложки.
Также они позволяют развить в мембранном канале турбулентный гидродинамический режим и не имеют застойных зон на поверхности селективного слоя. Исследованиями при сравнении керамических и органических мембран было установлено, что керамические ультрафильтрационные мембраны обеспечивают большую эффективность работы.
Исходя из вышеизложенного, были выбраны трубчатые многоканальные керамические мембранные элементы.
По конструктивным особенностям различают: — аппараты типа «фильтр-пресс» с плоскокамерными фильтрующими элементами; — аппараты с фильтрующими элементами рулонного типа; — аппараты с мембранами, выполненными в виде полых волокон; — аппараты с трубчатыми фильтрующими элементами.
Каждая из конструкций имеет свои достоинства и недостатки. Аппараты типа «фильтр-пресс» просты в изготовлении и сборке. В них можно быстро заменить поврежденную мембрану. В этих аппаратах возможно вести процесс разделения при высоких скоростях продукта, поэтому существенно снижается влияние концентрационной поляризации.
Недостатком этих аппаратов является относительно невысокая компактность. Аппарат трубчатого типа имеет ряд преимуществ: конструкция проста, металлоёмкость понижена, достигается высокая турбулизация потока продукта. Недостатком этих аппаратов является затрудненная замена элементов.
Мембранные элементы в аппарате выполнены в виде трубок (металлических, керамических, пластмассовых, из стекловолокна) диаметром 6- -30 мм. На внутреннюю или внешнюю поверхность их наносится мелкопористая подложка, а на неё полупроницаемая мембрана. Ультрафильтрат проходит через мембрану, а концентрат остаётся внутри трубок.
Аппараты с полым волокном очень компактны. Конструкция аппаратов очень проста: волокно наматывают на перфорированный стержень или собирают в пучок, концы которого склеивают эпоксидной смолой. Для работы на этой установке требуется тщательная очистка продукта от взвешенных веществ.
Для трубчатого керамического мембранного элемента был разработан и изготовлен аппарат трубчатого типа, без циркуляции фильтрата (Приложение 1).
Проницаемость мембран по отношению к водному потоку представляет собой зависимость количества фильтрата, проходящего через единицу поверхности мембраны в единицу времени, от перепада давления на фильтре. Увеличение давления в процессе разделения водного потока происходит либо вследствие повышения сопротивления движению фильтрата, либо образования гелевого слоя, либо закупоривания пор.
Общее сопротивление движению потока исходного продукта будет зависеть от следующих факторов: структуры ультрафильтрационной мембраны, т.е. ее толщины и длины капилляров, гладкости стенок капилляров и местных сопротивлений, зависящих от внезапного расширения или сужения канала, формы входа, формы и угла поворотов канала; физических характеристик исходного продукта; поверхностных взаимодействий материала мембраны и исходного продукта; структуры осадка и скорости роста его толщины.
Для повышения эффективности работы ультрафильтров по мембранной очистке исходного продукта можно идти двумя направлениями. Первый заключается в создании над поверхностью мембраны слоя искусственного осадка, который сам начинает играть роль глубинного фильтра и одновременно защищает устья капилляров от быстрого забивания.
С целью снижения концентрационной поляризации или образования осадка при ультрафильтрационной очистке исходного потока использовали создание турбулизированного слоя над поверхностью мембраны [1].
Выбор рабочего давления зависит от вида процесса, природы и концентрации разделяемого раствора, типа используемой мембраны, конструкции аппарата, гидравлического сопротивления мембранного канала [2].
Массообмен у поверхности ультрафильтрационной мембраны обычно рассматривают с позиций пленочной теории, согласно которой на границе раздела фаз возникают ламинарные пограничные слои, в пределах которых существуют градиенты концентрации. Основное сопротивление массообмену сосредоточено в этих слоях.
В процессе ультрафильтрации через мембрану преимущественно проходит растворитель и низкомолекулярные растворенные вещества. Повышение концентрации задерживаемого вещества в пограничном слое у поверхности мембраны известно под названием концентрационной поляризации.
Характеристика исследуемых сортов винограда
Цветок обоеполый. Гроздь мелкая или средняя, цилиндро-коническая, средней плотности. Ягода средняя, округлая, черная. Мякоть сочная, сок неокрашен. Коэффициент плодоношения 1,9.
Зимостойкость высокая, устойчивость к морозу – до минус 27С. Устойчивость к милдью и серой гнили у сорта винограда Левокумский высокая, толеран-тен к оидиуму и филлоксере. Результаты многолетних исследований на виноградниках Левокумского ГСУ Ставропольского края, исследований научного центра виноделия СКЗ-НИИСиВ и научно-практическое подтверждение виноградарских регионов Российской Федерации свидетельствуют, что в настоящее время технический сорт Левокумский заслуживает особого внимания, так как получает стабильно высокие оценки, как со стороны виноградарей, так и виноделов. Это один из сортов, способных успешно конкурировать в условиях свободного рынка [87].
Сорт винограда Левокумский характеризуется хорошим сахаронакоплением и рекомендован для приготовления соков и вин, а также для употребления в свежем виде.
Сорт получил распространение в Ставропольском и в Краснодарском крае. Площади насаждений в Ставропольском крае – 1300 га (занимает 2 место после Ркацители), в Краснодарском – 650 га. Также этот сорт возделывают в Ростовской области, в Республике Дагестан, Кабардино-Балкарской и Чеченской республиках [87, 117].
Учитывая, что решением Отраслевого сообщества в лице Союза виноградарей и виноделов России (СВВР), принятым на Общем собрании 26 октября 2022 года в п. Абрау-Дюрсо, сорт винограда Левокумский не попал в региональный реестр сортов винограда, из которых можно будет в ближайшее время производить вина контролируемых наименований по происхождению, данный сорт можно считать резервным и использовать его для производства соковой продукции.
Каберне АЗОС (контроль) – (Каберне-Совиньон х Филлоксероустойчивый Джемете) – технический сорт винограда селекции ГНУ АЗОСВиВ. Рост кустов сильный. Листья крупные, пятилопастные, сильноразрезные. Верхняя поверхность сетчато-морщинистая, темно-зеленого цвета.
Нижняя поверхность листьев имеет сильное паутинистое опушение. Верхние боковые вырезки закрытые с эллиптическим просветом и округлым дном. Зубчики на концах лопастей треугольные, прямые. Черешковая выемка открытая, лировидная, с округлым дном. Черешок чуть меньше главной жилки листа.
Цветок обоеполый. Грозди средние, цилиндро-конической формы, рыхлые. Ягоды средние, выравненные, округлой формы, темно-синие. Мякоть сочная, с пасленовым привкусом. Сок не окрашен. Кожица прочная. Коэффициент плодоношения 1,3. Урожайность 120-130 ц/га при сахаристости ягод 17,0-19,0 г/100 см3 и кислотности 8,8 г/дм3. Относительно устойчив к филлоксере, к грибным заболеваниям и морозу – на уровне сорта Каберне-Совиньон.
В качестве ферментного препарата нового поколения применяли Тренолин опти ДФ (Trenolin Opti DF) производства германской фирмы «Эрбсле Гайзен-хайм» (Erbslh Geisenheim).
Тренолин опти ДФ представляет собой высокоактивный концентрат пекти-назы, в котором равную ферментную активность проявляют фракции пектинэсте-разы, полигалактуроназы и пектинлиазы. Благодаря хорошо сбалансированной композиции входящих в его состав ферментов, препарат обеспечивает быстрое и полное расщепление пектиновых веществ, а также глубокий гидролиз растительных камедей и слизистых веществ.
Благодаря специальному методу очистки из препарата удаляются пепсидазная и оксидазная побочные активности, что позволяет в результате применения Тренолин опти ДФ достичь получения виноградного сусла, отличающегося свежестью и высокой типичностью, характерной для данного сорта.
Тренолин опти ДФ является тонким гранулятом бежевого цвета, который полностью растворяется. Он универсально применяется при изготовлении белых и красных вин, его можно вносить для обработки мезги, сусла и молодого вина.
Препарат допущен к применению в соответствии с действующими законодательными нормами. Чистота и качество проверены специализированными лабораториями.
Эффективность действия препарата Тренолин опти ДФ зависит от дозировки, температуры и продолжительности обработки. 2.1.3 Характеристика плодов и ягод, применяемых в качестве источников биологически активных веществ Объектами исследований являются экстракты натурального растительного сырья – плодов фейхоа и ягод ежевики, используемые в качестве источников физиологически функциональных ингредиентов для производства напитков.
Фейхоа – культура, позволяющая в условиях Юга России и Абхазии получать стабильно высокие урожаи, составляющие 10-30 кг с куста [1].
Плод фейхоа представляет собой ягоду (Рисунок 2.2), состоящую из тонкой кожицы и желеобразной, несколько зернистой мякоти, которую образуют четыре многосемянных гнезда с большим количеством не ощутимых на вкус семян. Плоды имеют удлиненную форму. Кожура даже спелых плодов имеет зеленый цвет, а имеющийся на ней восковой налет придает серебристый оттенок.
