CC BY
16
Мембранная технология осветления виноградного сока
В.В. Жирова
МГУ технологий и управления О.П. Преснякова
ООО «Пищепромиздат»
Фруктовые соки, и в частности виноградный, занимают особое место в питании человека. Рациональное питание предполагает сбалансированность компонентов пищи — углеводов, белков, липидов, минерального состава, органических кислот и др. В силу ряда объективных и субъективных факторов рацион современного человека, вполне достаточный для покрытия энергетических затрат, оказывается
G, дм3/(м2-ч)
60
40
30
10
А
) ( 1 B
»
0
0,05 0,1 0,2 P1 МПа
Рабочее давление
G, дм3/(м2-ч)
ф, %
75
30
С
А
.—"< >
B
0
0,1 1,0 2
Скорость потока
30
v, м/с
не в состоянии удовлетворить его потребность в наборе некоторых незаменимых факторов питания, прежде всего витаминов, минеральных солей и других биологически активных веществ.
Решение этих вопросов невозможно без существенного пересмотра ассортимента, рецептуры и технологии производства продуктов питания, в частности фруктовых соков.
G, дм3/(м2-ч)
100
80
40
0
А л
______ 1 B
1
10 20 30 40 50
Температура
^ °С
G, дм3/(м2-ч)
\с )
II А
____5 ;) (
B
0 1 2 3 4 5
Время фильтрации
А — виноградный сок «Ркацители»; В — виноградный сок «Каберне»; С — селективность мембраны
Зависимость производительности мембранной установки УПВ-6 от параметров УФ-процесса
Важный этап в этом направлении — повышение эффективности производства виноградного сока за счет использования мембранных методов осветления соков [1].
Анализ полученных данных (см. рисунок) позволил сделать вывод о том, что ультрафильтрацию виноградных соков целесообразно проводить на установках с половолоконными и трубчатыми элементами, в которых можно регулировать гидродинамические условия.
На базе экспериментальных данных была разработана математическая модель технологического процесса ультрафильтрации виноградных соков.
Технологический процесс осветления включает процесс фильтрации виноградных соков и процесс регенерации (очистки водой и щелочными растворами) мембранных установок для сохранения их производительности в устойчивом режиме.
Производительности процессов фильтрации Оф (Ь) и регенерации Ор (Ь) описываются простыми дифференциальными уравнениями, точнее, задачей Коши с начальными условиями, а решения дифференциальных уравнений состоят из двух составляющих — линейной и экспоненциальной:
АО(Ь)
■ + О(0 = К [О + аЬ];
О(0-
О° ,
где С, К, а — коэффициенты уравнения, определяющие соответственно инертность засорения (регенерации) мембранных установок, коэффициент пропорциональности и коэффициент линейной составляющей засорения (регенерации).
Решение дифференциального уравнения имеет следующий вид:
а) процесс фильтрации виноградного сока
О(0 = (О° - О° )е-1/С°- О0. + аЬ
фч ' 4 Ф р' Ф Ф '
б) процесс регенерации мембранного модуля:
коэффициенты О°={Оф°, Ор°} определяются из экспериментальных данных,
а О° = {Оф, О }, афО° = {Оф°, О °} — об-
0 к ф' р' > ф° ^-ф^ р '
работкой данных ЭВМ ЕС 1033 путем решения задачи нелинейной оптимизации.
В результате математическая модель процесса ультрафильтрации и регенерации мембранных установок типа УПВ-6 имеет следующий вид:
а) процесс фильтрации виноградного сока «Ркацители» О (0, «Каберне» —
Оф/0: ^ р
ПИВО И НАПИТКИ
4•2004
50
С
60
20
20
60
45
15
Grh (t) = (100 - 50)е"1/2'05 - 0,5t + 50;
ф1
Gjt) = (100 - 30)е-1/2 - 0,68t + 30;
б) процесс регенерации мембранного модуля:
G (t) = (98,6 - 50)(1 - e-t/075) + 50;
Р1
G (t) = (97 - 30)(1 - e-t/0 78) + 30.
Р1
Теоретические расчеты на ЭВМ показали, что оптимальным (с учетом ограничений) является следующий режим работы установки: время фильтрации 6-7 ч, время регенерации 1 ч.
Для изучения количественных изменений, происходящих в процессе мембранного разделения компонентов виноградных соков, проведен сравнительный анализ физико-химических характеристик соков, осветленных методом ультрафильтрации, и дана количественная оценка [3].
Из данных, приведенных в таблице, видно, что такие показатели, как pH, кислотность, содержание сахаров практически не изменяются. Содержание сухих веществ незначительно снижается за счет удаления части биополимеров, коллоидов, снижение которых составляет 50-55 % (см. таблицу).
Показатели «Ркацители» «Каберне»
Свежеотжатый сок | Пермеат Свежеотжатый сок | Пермеат
Плотность, кг/м3 1068 1012 1070 1016
рн 3,3 3,2 3,6 3,55
Титруемая кислотность, г/дм3 7,3 5,7 6,8 5,2
Сухие вещества, % 18,4 17,6 18,3 17,7
Сахара, %:
общий 17,5 17,3 16,7 16,5
редуцирующий 17,3 17,2 16,4 16,3
сахароза 0,27 0,26 0,23 0,18
Пектин растворимый, % 0,134 0,064 0,144 0,088
Общий азот, % 0,11 0,13 0,12 0,16
Коллоиды, % 0,59 0,24 0,56 0,28
Полифенолы, г/дм3:
общее содержание 0,98 0,16 1,8 1,2
антоцианы — — 0,82 0,54
лейкоантоцианы 0,65 0,32 0,42 0,29
катехины 0,16 0,16 0,34 0,23
флавонолы 0,13 0,12 0,22 0,13
Число аромата, см3 N8^/100 г 108 71 82 61
Витамины, 10-3, %:
аскорбиновая кислота 0,91 0,72 2,18 2,09
рибофлавин 0,34 0,25 0,25 0,15
никотиновая кислота — — 0,51 0,38
Макроэлементы, мг/100 г:
калий 75 50 68 57
кальций 20,6 19 23,5 15,5
натрий 2,5 2,1 3,4 2,6
ЛИТЕРАТУРА
1. Голубев В.Н., Брюк М.Т., Гагаровский А.В. Мембранная технология в пищевой промышленности. — Киев: Высшая школа, 1996.
2. Голубев В.Н., Старое А.Н. Журнал коллоидной химии. 2002. Т. 37. № 9.
3. Преснякова О.П. Производство напитков в России//Пиво и напитки. 2004. № 2.
4•2004
