Concentrarea Vinului Prin Ultrafiltrare

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE PROTECȚIA MEDIULUI

DEPARTAMENTUL: INGINERIA PRODUSELOR ALIMENTARE

SPECIALIZAREA: SIGURANȚA ȘI SECURITATE AGROALIMENTARĂ

FORMA DE INVATAMANT: CU FRECVENȚĂ

PROIECT

PROFESOR:

Popovici Mariana

STUDENT:

Toth Anca

ORADEA

2014

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE PROTECȚIA MEDIULUI

DEPARTAMENTUL: INGINERIA PRODUSELOR ALIMENTARE

SPECIALIZAREA: SIGURANȚA ȘI SECURITATE AGROALIMENTARĂ

FORMA DE INVATAMANT: CU FRECVENȚĂ

CONCENTRAREA VINULUI PRIN ULTRAFILTRARE

PROFESOR:

Popovici Mariana

STUDENT:

Toth Anca

ORADEA

2014

CUPRINS

INTRODUCERE…………………………………………………………………………..4

CAPITOLUL I CONCENTRAREA PRIN ULTRAFILTRARE…………5

CAPITOLUL II MEMBRANE DE ULTRAFILTRARE…………………………………….7

2.1. Caracteristici ale membranelor………………………………………………………………..8

CAPITOLUL III MODULE DE ULTRAFILTRARE………………………………………..9

CAPITOLUL IV FACTORII CARE INFLUENTEAZA ULTRAFILTRAREA…..12

4.1. Instalatii de ultrafiltrare…………………………………………………………………………13

CAPITOLUL V ULTRAFILTRAREA VINULUI……………………………………………15

BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………………………………………19

INTRODUCERE

Termenul de „ultrafiltrare” a fost utilizat pentru prima data de Bechhold in 1907. Ultrafiltrarea face parte din categoria proceselor de membrana, fiind procedeul prin care se indeparteaza printr-un sistem compusi cu mase moleculare cuprinse intre 500 – 50 000 Da (zaharuri, biomolecule, polimeri, particule coloidale).

Pentru a elimina complet virusurile, ultrafiltrarea este necesara. Finetea de filtrare a unei membrane de ultrafiltrare are capacitatea de inlaturare a particulelor cu dimensiunea de 0,001 – 0.1 microni.

Ultrafiltrarea se utilizeaza atat in industrie (industria laptelui si a branzeturilor), industria alimentara (proteine), industria metalurgica (ulei/seprarare de emulsii), industria textila, cat si in zona rezidentiala. In zona casnica exista filtre mici cu ultrafiltrare, pentru un singur punct de consum (la o chiuveta) cat si filtre pentru toata casa.

Ultrafiltrarea poate fi utilizata ca prefiltrare pentru nanofiltrare si osmoza inversa. Prefiltrarea si pretratarea apei este foarte importanta cand folosim filtrari precum nanofiltrare si osmoza inversa deoarece procesul de purificare poate fi distrus. Prefiltrarea si pretratarea nu este importanta doar pentru nanofiltrare si osmoza inversa dar si pentru procesele de microfiltrare si ultrafiltrare. In funtie de compozitia apei se va determina cand anume este necesar un proces de pretratare.

CAPITOLUL I

CONCENTRAREA PRIN ULTRAFILTRARE

Ultrafiltrarea este un procedeu de concentrare și fracționare a substanțelor existente într-o soluție, bazat pe aplicarea unei presiuni hidrostatice ca forță directoare și pe folosirea unor membrane semipermeabile, ai căror pori au diametrul cuprins între 10-2 și 10-6, prin care separarea se realizează prin cernere. Membrana se comportă ca un filtru cu o structură poroasă și o rețea densă de canale prin care circulă solventul și prin care moleculele cu diametrul mai mare decât al porilor sunt reținute, în timp ce celelalte trec prin membrană odată cu solventul.

Prin ultrafiltrarea unui lichid care conține sub formă dizolvată sau în suspensie substanțe cu greutatea moleculară redusă și macromolecule, se obțin două fracțiuni:

fracțiune care traversează membrana, numită permeat sau ultrafiltrat, format din solvent și substanțe cu moleculă mică;

fracțiune reținută de membrană, numită concentrat, reprezentată de componentele lichidului, care având molecula mare nu pot trece prin porii acesteia.

Procesul de ultrafiltrare este utilizat în tehnologiile de producere a sucurilor de fructe, deoarece reține trecerea substanțelor care creează dificultăți în concentrarea acestora, eliminarea din suc a proteinelor, polizaharidelor și a pectinei permite obținerea concentratelor de calitate.

Tehnica convențională de filtrare folosită în industria sucurilor de fructe prin limpezire naturală, realizează sedimentarea suspensiilor pe baza masei specifice, durata de sedimentare fiind de 2-3 zile, la temperatura de 15-16oC, în caz contrar existând riscul începerii unor fermentații.

Prin metodele mai noi de filtrare se realizează o curgere tangențială a lichidului de filtrat, ceea ce permite limitarea creșterii „depozitului” colmatat și ameliorarea debitului de filtrare. Filtrarea tangențială este interesantă pentru lichidele „colmatante” care conțin coloizi și particule micronice, printre care se află și sucurile de fructe.

Folosind membrane cu caracteristici deosebite și curgerea tangențială a lichidelor, se pot realiza separări și concentrări fără consum de energie termică și fără denaturarea componentelor sensibile la căldură (avem de-a face cu o cernere selectivă a particulelor mici și foarte mici care nu pot fi fracționate – separate prin procedee clasice).

Ultrafiltrarea reprezintă tehnica de membrană de separare care se utilizează pentru concentrarea de substanțe macromoleculare sub acțiunea unei presiuni hidrostatice tangențiale, prin membrane cu pori ce au dimensiuni de 0,001 – 0,1 μm, masa moleculară a particulelor care pot fi reținute fiind de 500- 500 000 (macromolecule de proteine și coloizi). Presiunea de filtrare ajunge la 10 bar, iar viteza fluxului la 1 m/s.

Ultrafiltrarea are ca scop și îndepărtarea microorganismelor nedorite și se aplică sucurilor brute obținute prin presare, ocazie cu care se înlătură și substanțelor care produc tulburări la depozitare. Produsele purificate microbiologic prin ultrafiltrare trebuie ambalate în condiții aseptice.

Transportul prin membrană este influențat într-o măsură importantă de fenomenul numit polarizație de concentrație. În procesul de separare prin membrane se constată o acumulare de substanțe solide din produsul de alimentare, la interfața membrană-produs, cu formarea unui strat cu o concentrație mai mare decât a lichidului de alimentare, fenomen denumit polarizație de concentrație și care nu poate fi niciodată eliminat ci numai redus.

Imediat după începerea ultrafiltrării, substanțele solide se acumulează progresiv lângă membrană, sunt apoi adsorbite pe suprafața membranei și invadează porii acesteia, astfel încât apare un declin rapid al fluxului de permeat. Pe măsură ce ultrafiltrarea continuă, fluxul scade, deoarece pe membrană se formează un gel. Grosimea stratului depus se stabilizează când transportul substanțelor solide la membrană, prin procesul de ultrafiltrare este echilibrat de procesul de difuzie inversă a solvatului, înapoi în produsul de alimentare datorită gradientului de concentrație.

Polarizația de concentrație exercită o influență foarte mare asupra filtrării, astfel încât s-au propus o serie de soluții pentru redispersarea substanțelor solide de pe membrană în mediu:

amestecătoare staționare care determină turbulență cu ajutorul unor sfere, spirale, discuri plasate de-a lungul unei tije centrale, prin care se urmărește apropierea forțată a fluxului de suprafața membranei, reducerea grosimii stratului laminar;

sfere de dimensiune redusă, care se mișcă în flux și sparg stratul polarizat;

tije de deplasare a volumului, montate în lungimea axelor tuburilor, obligând lichidul să curgă într-un spațiu inelar între tijă și membrană, la viteze de forfecare foarte mari și care determină dispersarea stratului de polarizare;

alternarea membranelor plate cu membrane impermeabile, astfel încât concentrația de polarizație formată pe suprafața membranei este dispersată în zona impermeabilă.;

montarea unor site din plastic între membrane, pentru a produce turbulență;

pulsarea sau oscilarea debitului de produs și oscilarea presiunii;

autocurățirea membranelor prin adsorbția unor enzime pe suprafața membranelor astfel încât substanța colectată în stratul polarizat este hidrolizată.

CAPITOLUL II

MEMBRANE DE ULTRAFILTRARE

Problema principală care se pune la ultrafiltrare este selecționarea unei membrane adecvate care trebuie să corespundă la două condiții principale:

să realizeze o separare corespunzătoare printr-o structură relativ închisă;

să permită debite de filtrare ridicate.

Caracteristicile pe care trebuie să le îndeplinească membranele sunt:

permeabilitate și stabilitate mare la solvenți;

dependență minimă a permeabilității de natura și concentrația solvatului;

definirea exactă a capacității de reținere a unei anumite specii moleculare după mărime și formă;

bună reproductibilitate la preparare;

tendință redusă de micșorare a permeabilității prin înfundarea porilor.

Sub aspectul structurii, membranele sunt de trei tipuri:

-membrane asimetrice;

-membrane simetrice;

-membrane asimetrice compuse.

Membranele folosite pentru ultrafiltrare sunt asimetrice (anizotrope) și sunt în general constituite dintr-o peliculă superficială cu grosime de 0,1-0,15 μ, microporoasă, care alcătuiește membrana propriu-zisă cu anumite proprietăți de retenție și rezistență hidraulică. Această membrană acoperă o structură cu grosime și porozitate mai mare care are rolul de suport mecanic și de drenaj, rezistența acestui strat la curgerea tangențială fiind mică.

Dintre membranele asimetrice fac parte:

Acetatul de celuloză care este o membrană din prima generație. Acetatul constituie membrana propriu-zisă, fixată pe un suport poros de drenare (fără strat de armare). Acest tip de membrane prezintă dezavantajul că se comportă necorespunzător la acțiunea agenților chimici, la temperaturi ridicate și sunt sensibile la acțiunea microorganismelor. La folosirea membranelor din acetoceluloză s-a realizat concentrarea sucului de mere până la conținutul substanței uscate de 40%. În filtratul separat se găseau mai puțin de 1% substanțe solubile, în majoritatea acizi.

Policlorura de vinil, polisulfonele (polisulfamide), polielectroliții complecși pe bază de polistiren, copolimeri de acrilonitrili (Soc. Rhome Poulenc a pus la punct o serie de membrane pe bază de copolimeri acrilonitrilmetalil sulfonat de sodiu+copolimer acrilonitri-metil-2-vinil piridin quaternizat de sulfat de metil), poligalactoza-metilocrilat, poli-2,6 dimetilfenilen-eter sulfonat. Aceste membrane sunt din generația a doua și sunt în general mai complexe. De exemplu pelicula ultrasubțire de polihidroximetilacrilamidă sub formă de rețea, care asigură selectivitatea, este fixată de un strat microporos de polisulfon cu grosime de 50 μ, servind ca suport protector. Aceasta la rândul său este fixată pe un supori împâslit de poliester sau polipropilen cu grosime de 100-200 μm cu rolul de a mări rezistența mecanică a întregului ansamblu;

Membrane minerale (inerte din punct de vedere chimic): oxid de zirconiu (sau oxid de aluminiu), care se depune pe un strat de cărbune ales pentru stabilitate chimică, mecanică, termică (membrane SFEC, CARBOSEP); membrane ceramice cu mare rezistență termică, chimică și mecanică. Aceste membrane sunt compatibile cu orice pH, cu majoritatea solvenților organici și agenților oxidanți, fiind sterilizabile cu vapori de apă.

2.1. CARACTERISTICI ALE MEMBRANELOR

Principalele caracteristici ale membranelor semipermeabile folosite în procesul de concentrare sunt:

sunt compatibile cu produsele alimentare, nu denaturează sau impurifică permeatul sau concentratul;

prezintă selectivitate mare pentru produșii utili;

sunt rezistente în întreg domeniul de pH= 0…14;

sunt regenerabile;

sunt rezistente din punct de vedere microbiologic, indiferent de gradul de contaminare cu celule microbiene provenite din fluidele de alimentare.

Aptitudinea unei membrane pentru un proces de separare se definește prin permeabilitate și selectivitate.

Permeabilitatea este definită numeric de cantitatea de apă care trece prin unitatea de suprafață de membrană, în unitatea de timp și se exprimă în kg sau l/m2h. Permeabilitatea este proporțională cu forța care acționează în sensul separării, respectiv cu diferența dintre presiunea aplicată și presiunea osmotică a soluției de alimentare.

Selectivitatea sau capacitatea de reținere a unei anumite substanțe se definește prin relația:

R=1- C1/C2

în care: R – selectivitatea membranei

C1 – concentrația substanței din soluția care intră în instalație

C2 –concentrația substanței în permeat

Selectivitatea variază între 0, când membrana nu reține moleculele substanței respective, și 1 când se rețin în totalitate.

CAPITOLUL III

MODULE DE ULTRAFILTRARE

Membranele sunt asamblate în module de ultrafiltrare cu o suprafață de până la 5 m2 membrană, care pot fi: tubulare, plate sau spiralate.

În modulele tubulare, membranele sunt distribuite pe suprafața interioară a unor tuburi de suport perforate, confecționate din oțel inoxidabil, care apoi sunt apoi sunt asamblate în fascicule(fig 12). Produsul trece prin interiorul tuburilor, permeatul trece radial prin membrană, suportul de fibră și perforațiile în tuburile metalice, iar concentratul colectat din interiorul fiecărui tub, este trimis în următorul modul. Procesul se repetă până se atinge gradul de concentrare dorit.

Fig.1 Modul de membrane tubulare

Unde:

1-alimentare cu produs;

2-evacuare concentrat;

3-evacuare permeat.

Avantajele pe care le prezintă membranele tubulare sunt:

sunt ușor de curățat;

sunt fără spații moarte;

tolerează particule de substanță.

Dezavantajele membranelor tubulare sunt:

volum mare reținut pe unitatea de suprafață de membrană;

presiunea de lucru este mare;

instalația ocupă spații mari raportate la unitatea de suprafață.

În modulele cu membrane plate, acestea sunt fixate pe plăci ovale, prevăzute cu nervuri curbate care, legate în perechi formează canale de curgere cu o adâncime de 0,7 mm. Plăcile au grosimea de 0,5 cm și sunt confecționate din polisulfonă. Sistemul cu membrane plate are avantajul unui volum redus pe unitatea de suprafață de membrană (0,5l/m2 ), ceea ce prezintă importanță pentru reducerea duratei de ultrafiltrare, în vederea reducerii dezvoltării microflorei(Fig 13).

Fig.2 Modul de membrane plate

Unde:

I.Ansamblul membranelor:

1-alimentare cu produs;

2-evacuare concentrat;

3-evacuare permeat.

II.Placă de suport pentru membrane:

4-tub pentru permeat.

Avantajele membranelor plate sunt:

volum reținut redus pe unitatea de suprafață de membrană;

instalația ocupă spații reduse raportate la unitatea de suprafață;

pentru sistemele plate membranele cu defecte pot fi detectate și înlocuite ușor, în suprafețe mici.

Dezavantajul membranelor plate este faptul că sunt greu de curățat dacă sunt puternic impurificate.

Modulele cu membrane în spirală sunt formate prin suprapunerea unei site din material plastic peste membrană și apoi este un material absorbant. Produsul de alimentare curge paralel cu axa modului prin spațiile dintre membrane iar sita acționează ca distanțier și promotor de turboabsorbant, apoi către centrul ruloului de unde este evacuat. Modulul cu membrană în spirală are avantajul unui volum redus reținut de membrană și a unui spațiu mic ocupat de instalație( Fig 14).

Fig.3 Modul de membrane spiralate

Unde:

1-alimentare cu produs;

2-evacuare concentrat;

3-evacuare permeat;

4-colector de permeat;

5-membrană;

6-sită.

Avantajul membranelor în spirală este faptul acestea consumă mai puțină energie pentru pompare decât sistemele tubulare, iar dezavantajul acestor membrane constă în detectarea defectelor și înlocuirea greoaie a membranelor.

CAPITOLUL IV

FACTORII CARE INFLUENTEAZA ULTRAFILTRARE

Pentru buna desfășurare a proselui de ultrafiltrare este necesară cunoașterea factorilor care influențează separarea prin membrane:

Lichidul de tratat

Compoziția fizico-chimică a produsului, natura moleculelor și concentrația lor determină presiunea osmotică. Presiunea osmotică crește odată cu mărirea concentrației lichidului de tratat și este cu atât mai mare cu cât greutatea moleculară a substanțelor dizolvante este mai mică.

Separarea prin membrane este influențată indirect de vâscozitatea lichidului deoarece afectează procesul de curgere prin porii membranei.

Caracteristicile membranei

stabilitatea chimică-membranele din acetat de celuloză sunt mai sensibile la acțiunea chimică a componenților lichidului tratat, comparativ cu membranele din poliamide asimetrice.

stabilitatea termică-membranele de acetat de celuloză pot lucra la temperaturi de maximum 35-40oC, iar membranele din poliamide asimetrice pot fi folosite și la temperaturi mai mari de 60oC.

stabilitatea mecanică-stratul superficial al membranelor poate fi deteriorat mecanic, în cazul în care se lucrează cu soluții care conțin particulele în suspensie sau când are loc precipitarea substanțelor dizolvate în stratul superconcentrat de la suprafața membranei.

stabilitatea microbiologică-unele sușe de microorganisme pot să depolimerizeze acetatul de celuloză, iar ca urmare trebuie să se ia măsuri de dezinfecție a instalației cu o soluție de 0,2% aldehidă formică.

Parametrii de lucru

Factorul determinant în procesele de membrană este presiunea de lucru. Debitul de permeat crește direct proporțional cu ridicarea presiunii până la o anumită limită, când apare fenomenul de ,,compactare” a membranei.

La presiune constantă de lucru, debitul de permeat scade odată cu creșterea concentrației soluției de alimentare, până când procesul devine ineficient datorită fenomenului de concentrare-polarizare. Acest fenomen reprezintă principalul factor factor limitativ al proceselor de osmoză inversă și ultrafiltrare și constă în acumularea de substanțe dizolvate la interfața membrană-soluție, cu formarea unui strat cu o concentrație mai mare decât a lichidului de alimentare.

În cazul creșterii concentrației stratului de la suprafața membranei, peste valoarea concentrației limită, apare fenomenul de precipitare al substanțelor dizolvate și ca efect colmatarea membranei sau deteriorarea ei, datorită acțiunii mecanice a precipitatului sau deteriorarea ei, datorită acțiunii mecanice a precipitatului.

Fenomenul de concentrare-polarizare este dependent de natura soluției, de geometria membranei și de condițiile de lucru.Reducerea sau eliminarea fenomenului constitue o problemă complexă de optimizare, putând avea loc pe mai multe căi:

reducerea vitezei de trecere a permeatului prin membrană, respectiv reducerea debitului, dar aceasta poată să facă procesul neeconomic;

creșterea vitezei de circulație a lichidului, care permite reducerea timpului de contact soluție-membrane, caz în care se impune montarea mai multor membrane în serie sau recircularea lichidului ceea ce implică creșterea pierderilor prin frecare și sporirea energiei necesare;

creșterea difuzității moleculelor de substanțe dizolvate prin ridicarea temperaturii de lucru. Această acțiune este limitată de rezistența termică a membranei și de posibile deprecieri calitative ce pot avea loc în lichidul de tratat;

reducerea vâscozității lichidului;

realizarea unor module cu destinații unice. Această măsură este limitată de pericolul colmatării și de creșterile de energie necesară pentru a învinge pierderile de presiune datorate frecărilor.

4.1. INSTALATII DE ULTRAFILTRARE

Proiectarea instalației de ultrafiltrare trebuie să se țină seama de:

performanța membranei față de produsul tratat, respectiv raportul dintre viteza de îndepărtare a permeatului și creșterea concentrației;

viteza de curgere peste membrană, necesară pentru a minimaliza polarizația de concentrație și consumul de energie la pompare;

căderea de presiune în instalație să asigure o valoare minimă de lucru la ieșirea din modul;

gradul de concentrat dorit;

volumul de produs care trebuie tratat;

timpul de reținere a produsului în instalație în legătură cu dezvoltarea microorganismelor;

costul instalației și a membranei de înlocuire.

Ultrafiltrarea se poate realiza în instalații de ultrafiltrare cu funcționare discontinuă, semicontinuă sau continuă.

În instalațiile cu funcționare discontinuă, produsul este introdus la începutul procesului în vana de alimentare, apoi cu ajutorul pompei de alimentare este trecut modulul ultrafiltrării. Permeatul rezultat este evacuat iar concentratul se recirculă în vană.

Avantajele acestei metode constau în simplitatea instalației și în faptul că pentru ultrafiltrarea de volum redus se ajunge rapid la nivelul de concentrație dorit, deoarece se elimină o cantitate mare de permeat, când produsul de alimentare este ușor peste concentrația sa normală și fluxul de permeat este ridicat.

Dezavantajele metodei discontinue de ultrafiltrare îl constitue durata mare de menținere a produsului în instalație, în special în vana de alimentare, ceea ce favorizează dezvoltarea bacteriilor, precum și consumul mare de energie.

Metoda semicontinuă este o variantă metodei discontinui în care instalația este prevăzută cu un sistem de măsurare a nivelului din vana de alimentare, care comandă deschiderea și închiderea automată a ventilelor.Astfel există posibilitatea de a evacua periodic concentratul care a atins gradul de concentrare dorit și de a-l înlocui cu o cantitate corespunzătoare de produs inițial.

Metodele continui de ultrafiltrare prezintă două variante:

cu o singură trecere prin modulul de ultrafiltrare;

metoda cu recirculare internă.

În cazul primei metode, produsul trece o singură dată peste membrană, ceea ce determină o suprafață foarte mare a membranei pentru a se ajunge la gradul de concentrare dorit.Instalația poate fi prevăzută cu un schimbător de căldură pentru preâncălzirea produsului de alimentare și pentru răcire în cazul creșterii temperaturii datorită pompării.

În instalațiile continui cu recirculare internă, o parte din concentrat se evacuează continuu la conținutul de substanță uscată dorit. Restul se recirculă în vana de alimentare unde este amestecat cu produsul inițial la volum constant.

În instalațiile cu funcționare continuă, concentratul este tratat succesiv, în mai multe trepte, reprezentate fiecare de un grup de module de ultrafiltrare, astfel încât în final se ajunge la concentrația stabilită(fig 4).

Fig.4 Schema instalației de ultrafiltrare

Avantajele separării prin membrane sunt:

separarea este continuă, în sistem complet automatizat;

consumurile energetice sunt scăzute;

condițiile de separare sunt ,,blânde” și ușor de adaptat oricărui component;

volumul utilajelor este redus;

instalațiile pot fi adaptate la debite și compoziții variabile;

nu sunt poluante pentru mediul înconjurător;

durata de funcționare a membranelor minerale este nelimitată.

Dezavantajele proceselor de membrană sunt:

au loc fenomene de blocare sau colmatare a membranelor;

membranele nu sunt perfect semipermeabile, deci nu pot fi separate de amestecuri complet în componente dorite.

CAPITOLUL V

ULTRAFILTRAREA VINULUI

Ultrafiltrarea pe membrane mineral (SFEC si CERAVER) este deosebit de promitatoare, deoarece rezista la temperaturi ridicate, la agentii colorati, acizi, baze, la presiuni mari de lucru. Membranele folosite pentru ultrafiltrarea vinului fabricate de Ceraver-Bazet sunt sub forma de tuburi, suportul si membrana propriu-zisa fiind tuburi de alumina cu urmatoarele caracteristici: lungime 0,75m, suprafata utila m2, grosimea stratului filtrat 10-15µm, diametrul interior m. Diametrul porilor membranelor poate fi de 2000, 4500 si

12000 Å, respectiv 0,2; 0,45 si 1,2µm. Debitele de permeat realizate la membranele cu pori de 0,2µm la o viteza de curgere de 4,7m/s si presiune de 0,3MPa au fost: 75 l/m2h pentru vin rosu brut; 79 l/m2h pentru vin rosu prefiltrat; 95 l/m2h pentru vin roz; 91 l/m2h pentru vinul alb. Schema unei instalatii de ultrafiltrare este prezentata in fig. 5.

Experientele intreprinse pe o asemenea instalatie au scos in evidenta urmatoarele :

din punct de vedere al retinerii microorganismelor se comporta bine

membranele cu pori de 0,2-0,45µm;

la temperatura si presiune constanta, debitul de ultrafiltrat este direct

proportional cu viteza de circulatie a vinului, deoarece se micsoreaza concentratia de polarizare si deci se favorizeaza fluxul de permeat.

retentia de microorganisme si macromolecule este cu atat mai buna cu cat

porii sufera oarecare opturare iar stratul de depozit prezinta un anumit grad de tasare, acestea insa micsorand debitul de permeat;

presiunea de filtrare mai mare de 0,7 MPa conduce si la retinerea

substantelor colorate, ceea ce nu este de dorit. Presiunea obtinuta este de 0,3 MPa;

cresterea temperaturii a condus la: ameliorarea debitului de filtrare prin

scaderea vascozitatii produsului si prin modificarile fizico-chimice ale macromoleculelor; inregistrarea fenomenelor de oxidare (se recomanda o temperatura de filtrare ).

formarea progresiva a stratului de colmatare diminueaza debitul de

ultrafiltrat, scaderea rapida avand loc dupa o ora. Scaderea ulterioara a debitului de ultrafiltrat cu 2-3% se datoreaza obturarii partiale a porilor. Produsele care intervin in colmatare sunt acidul tatric si bitartratii, proteinele cu masa moleculara mare, polifenolii, complexele de polifenoli cu alte molecule in special polizaharide.

Fig.5. Schita unei instalatii de ultrafiltrare a vinului pe membrane minerale

Unde:

1-vas de alimentare;

2- pompa volumetrica cu variator de viteza;

3- debitmetru;

4- tub de ultrafiltrare; (4a- strat filtrat intern; 4b- strat poros);

5- colector de permeat;

6- manometru;

7- schimbator de caldura;

8- vana de contrapresiune;

9- criostat.

Practica desfasurarii procesului de ultrafiltrare ne arata ca acesta se poate petrece in unul din urmatoarele regimuri: regim-gel si regim pana la gel. In cazul al doilea concentratia pe suprafata membranei este mai mica decat concentratia formarii gelului; in cazul intai concentratia compusilor cu masa moleculara inalta atingand o anumita valoare, la suprafata membranei se formeaza un strat de gel.

In prezent nu exista metode pentru calculul ultrafiltrarii in regimul-gel.

Schema tehnologica a instalatiei este prezentata in figura 6. Solutia diluata de compusi cu masa moleculara inalta (CMMI) care contin si sarea anorganica, din vasul 1 cu pompa 2, se vehiculeaza in filtrul de nisip 3, unde se curata de substante solide echilibrate in lichid. Mai departe solutia este vehiculata cu ajutorul pompei de presiune 4 in aparatul pentru ultrafiltrare 5, unde este concentrata pana la concentratia data de CMMI. Permeatu se colecteaza in vasul intermediar 6, de unde cu pompa 7, solutia este vehiculata in schimbatorul de caldura 8.

Fig.6. Schema tehnologica pentru concentrarea solutiilor cu folosirea ultrafiltrarii

Unde:

vas pentru solutia initiala;

pompa;

filtru;

pompa;

aparat ultrafiltrare;

recipient intermediar;

pompa;

schimbator de caldura;

instalatie pentru evaporare;

ecipient pentru solutie tratata cu abur.

De aici, dupa ce este incalzit va fi vehiculat in instalatia pentru evaporare 9, care lucreaza la suprapresiune. In instalatia 9, concentratia sarii anorganice in permeat se duce pana la valoarea necesara. Solutia tratata cu abur se scurge in recipientul 10.

In vinificatie se folosesc deseori instalatii de ultrafiltrare pe membrane din colodiu, care se pregatesc prin deshidratarea colodiului-solutiei de litroceluloza in amestec cu alcool si ester. Astfel de membrane poseda pori foarte mici si dimensiunile lor depind de concentratia nitrocelulozei si de conditiile de evaporare.

Se mai folosesc si membranele tip Sartorius sau membranele Milipor cu o structura foarte poroasa, fiindca porii constituie in ele aproape 10% din volumul total. Acesti pori sunt similari in functie de dimensiuni; se cunosc mai mult de 20 de dimensiuni ale porilor-de la 0,025 la 14µm.

Experientele efectuate au arata ca adeseori are loc retinerea particulelor mici, datorira faptului ca membranele se astupa repede.

BIBLIOGRAFIE

Popovici Mariana „Tehnici moderne de procesare in industria alimentara” – suport de curs,

Banu C., Vizireanu C., Lungu C., Principii de conservare, Universitatea „Dunărea de Jos”, Galați, 1996.

http://www.cttecotech.ro/pdf/fisamembrane.pdf

https://ro.scribd.com/doc/54513752/Procesul-de-Ultrafiltrare-in-Industria-Vinului-Si-a-Sucurilor-de-Fructe