Определение состояния кальция в винах методом ультрафильтрации Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

г

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1, 1992 --

■т

і

и

логических констант фильтрационного осадка позволяют в производственных условиях оценить скорость течения и эффективную вязкость осадка при заданном напряжении сдвига.

На течение осадка существенно влияет содержание сухих веществ в нем и температура. Так, изменение содержания СВ на 10% (от 45 до 55%) при 10°С влечет изменение динамического предельного напряжения сдвига на 14 Па, пластической вязкости 0,53 Па-с, а изменение температуры на 10°С (от 0-до 10°С при СВ = 55%) приводит к изменению динамического предельного напряжения сдвига на 2,5 Па, пластической вязкости — 0,06 Па • с (рис. 3 и А).

Полученные данные могут использоваться при расчете промышленных систем для полусухого удаления фильтрационного осадка свек-

лосахарного производства трубопроводным пневматическим пли другим способом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Горбатов А. В. Реология мясных и молочных

продуктов. — М.: Пищ. пром-сть, 1979. — 082 с.

2. Овчинников П. Ф. Впброреологни. — К.: Паукова думка, 1983. — 270 с.

3. Мачихин Ю. А.. М а ч п х н н С. А. Инженерная

реология пищевых материалов. — Лег. и пищ.

пром-сть, 1981. — 212 с.

Кафедра технологического оборудования пищевых производств

Секция по теплоэнергетике, сушильным процессам и известково-газовому хозяйству Отдел автоматизации производственных процессов

Поступила 08.08.)

663.256.067.38

к

і:: і ыш : ічйИ'і-.■Ія-т .ся

’■•Лі! :■ 11 -і (4) —

СІ і гч: і н

Ш=

і іі..іЗ^

X і'11.1Н

[пяетея І грубк

*і!НКП-

її.

і" . І <м ь-

. 12*5»

П "Лрк-<г:+г?-тя

і:

і: х.

■ді

\М

і?, іфо-

I! 1.1 Я

«ЦЗ;

:м 4)

.:: Г. І й*-

Т:С-

омдка

[лі^.тО

Йр.цЦ-

НЯ р'.'О-

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ КАЛЬЦИЯ В ВИНАХ МЕТОДОМ УЛЬТРАФИЛЬТРАЦИИ

А. П. БАЛАНУЦЭ, Н. Г. ТАРАН, В. И. ЗИНЧЕНКО, Л. В. ГНЕТЬКО

Кишиневский политехнический институт им. С. Лазо

Всесоюзный научно-исследовательский институт винограда н продуктов его переработки «Магарыч»

Изучалось состояние кальция в впномате-риалах и винах с учетом его роли, в образовании как кристаллических, так и коллоидных помутнений в виде нерастворимых комплексов с высокомолекулярными веществами вина — белками, фенольными веществами и полисахаридами [1]. Эти сведения необходимы для раскрытия механизма образования кальциевых помутнений и при разработке эффективной технологии удаления избыточного содержания кальция из вппоматерналов.

Ранее определялось состояние кальция в виноматерналах для различных типов вин на основе осаждения всех спиртонерастворимых соединений кальция в осадок и поэтапного определения его содержания в ионном, солевом и комплексном состоянии [2].

Для уточнения массовой концентрации кальция, входящего в состав высокомолекулярных веществ вин Молдовы, мы использовали метод ультрафильтрации на ацетатцел-люлозных селективных мембранах к высокомолекулярным веществам [3]. Путем подбора мембран по размерам пор появляется возможность отделения из вина всех высокомолекулярных веществ вина. При этом через мембраны проходят в основном вещества вина с низкой молекулярной массой, а также неорганические соединения, в том числе солевые и ионные формы кальция. По разнице между исходной массовой концентрацией кальция в вине и после ультрафильтрации можно сделать заключение о содержании кальция, связан-

ного с высокомолекулярными веществами.

Для исследования состояния кальция в ви-поматериалах использовали ацетатцеллюлоз-пые мембраны с размером пор 110, 200 и

О

450 А. Опыты проведены на белом столозом виномгтерпале Совнпьон урожая 1988 г. н белом крепком Епноматериале типа Портвейн урожая 1987 г. Эти вииоматериалы склонны к кристаллическим и обратимым коллоидным помутнениям [4]. Массовую концентрацию кальция определяли перманганатометричес-кнм методом в нашей модификации.

В табл. 1 приведены данные об изменении содержания основных высокомолекулярных веществ и кальция в зависимости от размера пор мембран в процессе ультрафильтрации.

Как видно, при фильтровании виноматериа-лов через ацетатцеллюлозные мембраны происходят достаточно существенные изменения в составе высокомолекулярных веществ и некоторые уменьшения концентрации кальция.

В табл. 2 приведены данные о процентном снижении всех исследуемых компонентов физико-химического состава впноматериалов.

Полученные данные показывают, что ацетатцеллюлозные мембраны достаточно селективны в отношении высокомо.в^лярных веществ, и уровень снижения последних растет с уменьшением пор.

При фильтрации белого столового вино-материала Совиньон с использованием мем-

О

бран диаметром пор 110 А степень снижения

Таблица 1

Т а б л и ц а 3

— “

“з _

О) О., “

- “

I ■' ■

МГ/ЧГМ"

Белый столовый киноматериал Совнньон

Контроль — — 0,71 ■20,2 4 242 47,0 95

Фильтрат 2 110 0,26 2,9 3-0,0 235 11,0 80

» 2 200 0,32 7,3 86,5 237 26.4 85

» 2 450 0,45 12,4 150,3 240 36,0 90

» 4 ПО 0,26 3,1 35,0 231 9,6 80

4 200 0,38 7,5 126,0 235 28,0 85

» 4 450 0,47 13,2 145,0 240 39,0 93

Белый крепкий виноматериал типа Портвейна белого

Контроль — — 0,73 38,6 697,5 342 94,0 165

Фильтрат О 110 0,24 5.8 86,0 311 18,3 148

» 2 200 0.35 8,6 124.6 314 36,0 150

» 2 450 0,51 15.7 264,2 326 24,3 160

» 4 110 0.24 4,9 98,4 310 24,0 138

> 4 200 0,37 8,6 147,5 320 38,0 160

» 4 450 0,51 18,5 245,2 322 65,0 160

содержания белковых веществ достигает 87%, полисахаридов — 85%, пектина — 90%, кальция — 15%. При фильтрации випоматериа-ла Портвейна белого снижение названных высокомолекулярных веществ находится па уровне, как и в внноматериале Совнньон, кальция — меньше, от 10 до 14%.

При использовании мембран с размером

О

пор больше 110 А уровень снижения высокомолекулярных веществ заметно уменьшается. Следовательно, можно считать, что концентрация кальция в виде белок-полнсахаридфе-нольного комплекса составляет порядка 10— 15% его общего количества.

Одновременно следует отмстить, что процесс ультрафильтрации независимо от размера пор мембран пе влияет па физико-химические показатели вина, ответственные в определенной степени за стабильность к кристаллическим помутнениям (pH, винная кислота, титруемая кислотность) (табл. 3).

Как видно из табл. 3, процесс разделения па мембранах не сказывается на изменении концентрации титруемых кислот, винной кислоты и значении pH и, следовательно, не влияет на количество кальция, связанного с солями органических кислот. Полученные данные позволяют заключить, что при ультрафильтрации па поверхности мембран задерживается только то количество кальция, которое содержится в комплексе с высокомолекулярными веществами.

Таким образом, в внноматериалах и винах часть кальция, связанная в комплексе с высокомолекулярными веществами вина, не участвует в образовании кальциевых кристаллических помутнений. Такие комплексы способ-

* ? ■ си 0^

А гг .

■, : О «

с<

V

. 3 і 2 я Н ' О О-. 2 О гЦ, п

яз С

I ?3 1— ® с-'

г .

о ьЙ I "" ■■ і

СО

Белый столовьи виноматериал Сониньон

Контроль

Фильтрат

110

200

450

110

200

450

95

80

85

90

80

85

93

6.9

7.0

6.9

6.9

6.9

7.0 6,8

1,20

1,18

1.18

1,20

1.20

1,18

1,20

3.1

3.1

3.1

3.1

3.1

3.1

3.1

Белый крепкий виноматериал типа белого Портпе йна

Контроль — — 165 7,3 1,2 3,5

Фильтрат 2 110 138 7,3 1,18 3,5

9 200 150 7.3 1.2 3,5

2 450 160 7.3 1,18 3,5

4 110 148 7,3 1,15 3,5

» 4 200 160 7,3 1,2 3,5

» 4 450 160 7,3 1,2 3,5

Таблица 2

С" и ! ,

2 81 £ н ’Г ГО л 2? Е2 £ 3 & сз с Дна-' метр о пор, А А й і 6 ^ ° С % ^ Я р Фенол ь пые ! в-ва : Пектин Калі 3

со Я % % снижения

Совнньон 2 110 87 85 3,0 77 15

2 200 64 57 2.5 44 10

2 450 39 26 0,8 23 5

4 110 85 83 4,5 90 16.

4 200 63 40 3,0 40 10

4 450 35 28 0,8 20 3

Портвейн; белый 2 110 85 88 9.0 81 ш

2 200 78 82 8,0 62 9

2 450 60 61 5,0 74 3

4 110 87 85 9,0 74 14

4 200 78 79 6,5 60 3

4 450 52 65 6,0 41 3

ствуют формированию обратимых коллоидных помутнении. При использовании метода ультрафильтрации на ацетатцеллюлозных мембранах содержание комплексного кальция составляет до 15% его общего количества в внноматериалах.

Исследованиями в 1983—1989 гг. нами доказано наличие в внноматериалах и винах до 5% содержания ионного кальция. Следовательно, основная часть кальция в вине находится в солевой форме, т. е. в виде соединений с различными органическими кислотами вина. Из изложенного следует, что существующие трудности в решении проблемы стабилизации виц против кальциевых помутнений связаны

и

Ні ІІ О л

З'.:-. і и І .ПП.ИИ но -- .міг'' п ре. г; ■.:■= н

1: р ;■.—-4.1.

. :с

от а

Ш; і ■■ і . І-1‘. .

рЬсіі'п.стиі

її Дії

Прим1 экстрам других | существ сов тве| ботке а са вопр других, основе перимел

Цель метров торов п влечени] риалов,] лосахар

Диф4

иредста щихся ]

ВЗЭИМ01

— зон | колебаь

— зон) фаз (з« па отд^ л провар нить ГЕ раметр| мешива следую! мьгшле( являете НО осу] тельны: траций компон довате^ пе апш

■ I

■ I

■5.

::,1

в основном с наличием в ннх кальция в различном состоянии. Это обстоятельство необходимо учитывать как при разработке новых’ технологических приемов удаления избыточного содержания кальция из вин, так и при прогнозировании образования кальциевых кристаллических помутнений, а также и коллоидных.

Вывод

От 10 до 20% общей массовой концентрации калышя составляет кальций в виде комплексных соединений с высокомолекулярными веществами вина.

ЛИТЕРАТУРА

Д а г у н а ш в и л II Е. Н., Ежов В. Н. Характеристика полисахаридов, содержащихся в твердой фракции суспензии помутневших вин //Прнкл. бпо-хим. и микробиол. — 1976. — 12 — Вып 5 — С. 767.

Таран Н. Г. Формы кальция в сусле и вино-материалах и роль его в образовании помутненпй //Садоводство и виноградарство Молтавш.. — 1988. — № 12. — С. 38.

Балануцэ А. П., М у с т я и э Г. Ф. Современная технология столовых вин. — Кишинев: Картя Молдовеняска, 1985.

Методы технологического и микробиологического контроля в ВИНП1ЙЛ1Ш /Под. ред. Г. Г. Валуйко. — М.: Пищ. пром-сть, 1980.

Кафедра технологии продуктов переработки винограда

Поступила 22.07.91

Її.1"

ї.'і

66.061.4.001.573

ГИДРОДИНАМИКА И МАССООБМГН В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-СТРУЙНЫХ ТВЕРДОФАЗНЫХ ЭКСТРАКТОРАХ

А. Л. ИГНАТЕНКОВ, II. М. ФЕДОТКІІН Киевский политехнический институт

щ

3

і

I!

Применение дифференциально-струйных экстракторов [1] в пищевой, химической II других отраслях промышленности позволяет существенно повысить эффективность процессов твердофазного массообмена. При разработке аппаратов требуется решение комплекса вопросов гидродинамики, массообмена и других, что может быть осуществлено на основе математического моделирования и экспериментальных данных.

Цель нашей работы — обоснование параметров дифференциально-струйных экстракторов при их использовании в процессах извлечения веществ из твердых пористых материалов, в частности сахара из свеклы в свеклосахарном производстве.

Днфференцпально-струйный экстрактор представляет собой совокупность чередующихся по высоте зон с различным режимом' взаимодействия фаз: вблизи рабочих органов

— зон турбулентного движения среды (зона колебаний) и в межтарелочном пространстве

— зона относительно спокойного движения фаз (зона слоя). Такое разделение аппарата на отдельные зоны дает возможность смоделировать работу отдельных участков и оценить гидродинамические характеристики, параметры массопередачи и продольного пере-вшивания в лабораторных условиях с последующим использованием их в расчете йро-мышленного аппарата. Главным при, (этом является расчет массообмена. Его рационально осуществить по интервалам с предварительным заданием одной из искомых концентраций (например, концентрация целевог|] компонента в выходящей жидкости), последовательным расчетом концентраций по длп-Йе аппар-ата [2] с переходом от одной зоны к

Лугой и аффинным преобразованием полученных кривых экстракции, например, соответственно концентрации целевого компонента в жидкости, входящей в аппарат [2]. Такой подход позволяет учесть изменение гидродинамических и массообменных характеристик при переходе от одной зоны к другой с усреднением их в пределах каждой зоны.

Исходные данные и промежуточные параметры расчета выбираются следующим образом.

Физические свойства взаимодействующих фаз определяются технологическими условиями. Размер частиц твердой фазы устанавливается соответственно способу подготовки ее к экстрагированию с учетом того, что в дифференциально-струйном экстракторе может осуществляться переработка твердой фазы более высокой степени дисперсности по сравнению с существующими аппаратами.

Значения объемной доли хт (пористости е), удельной поверхности твердой фазы ак, доли сечения аппарата Фт, занимаемой твердой фазой, коэффициентов массоотдачи, массопро-водпости и продольного перемешивания определяются по специальным методикам [3—7]. Для ориентировочного расчета эти величины могут быть оценены теоретически. Так, соответственно среднему размеру твердой фазы может быть установлена пористость неуплотненного слоя твердых частиц в жидкости.

Поскольку любой слой твердой фазы повышенной дисперсности имеет свойство сжимаемости, определить среднюю пористость сл©я за период колебаний рационально на основе гидродинамической теории фильтрации [8] с учетом сжимаемости и времени сжатия слоя в течение периода колебаний. Содержа-