Kóczánné Manninger Kata
Kerámia membránok alkalmazhatósága borok szűrésére
Kertészeti és Élelmiszeripari Egyetem, 1998 - Ph.D összefoglaló
Azonos évjáratú, 1995-ös négy különböző magyar bor membránszűrését végeztem kerámia mikro- és ultraszűrő membránokon. Különböző előkezeléseket alkalmaztam (fejtés, fejtés + derítés, fejtés + derítés + kovaföldszűrés), különböző pórusméretű membránokkal mértem és változtattam a recirkulációs térfogatáramot.
A borok minőségét az organoleptikus vizsgálatok mellett a legfontosabb borösszetevőkkel (kolloid, fehérje, polifenol, borkősav, alkohol koncentráció és színintenzitás) jellemeztem. Nagyszámú kísérlet alapján a következőket állapítottam meg:
1. A borok előkezelésének hatása a borok minőségére és szűrhetőségére
- 1.1. A kerámia membránokkal történő borszűrés az 50-500 nm pórusméret tartományban nem okozott organoleptikus változást a bor minőségében. Ezért a keresztáramú mikroszűrés végszűrőként igen jól alkalmazható.
1.2. A borok előkezelése jelentősen növeli a szűrletteljesítményt.
2. Statikus keverő hatása a szűrlet teljesítményre
2.1. Kenics-féle statikus keverővel a borok szűrlet-fluxusa 3-szorosra növelhető a transzmembrán nyomás kismértékű növekedése mellett. Háromféle fejtett boron végzett kísérletsorozat alapján a statikus keverővel ellátott membrán szűrletfluxusa és a statikus keverő nélkül mért szűrletfluxus között a következő összefüggéseket állapítottam meg:
2.2. Statikus keverő alkalmazása mellett kisebb kerámia-membrán felület szükséges. Mivel a fluxus kb. 3-szorosra nő, a felület, is 3-szor kisebb lehet egy adott szűrési feladat esetén.
3. A szűrletteljesítmény modellezése
A bor szűrletárama az idő előrehaladtéval dinamikusan csökken és egy állandósult szűrletáram felé tart, tehát a bor szűrésekor a kiszűrt molekulák lerakódási sebességét kompenzálja a membránról történő lesodródás sebessége.3.1. Vizsgálataim szerint a bor szűrletfluxusát nem lehet leírni (csak a kezdeti szakaszt durván közelíteni) azokkal az irodalmi modellekkel, amelyeknél az idő vagy szűrlettérfogat növelésével a fluxus nullára csökken:példáulmodellek.
3.2. A borok szűrletáramát leíró dinamikus matematikai modell ±9 % pontossággal illeszkedik a mérési görbékre. A modell paraméterei fizikai értelemmel bíró állandók:
4. Minőségi paraméterek regressziója és a borászati technológiai folyamat optimálása
4.1. A membránszűrt magyar borok összetevői (kolloid, fehérje, polifenol, borkősav), valamint a színintenzitás és a szűrlet fluxusa megfelelő pontossággal leírhatók másodfokú regressziós függvényekkel, a bor fajta az előkezeltség, ezen kívül a szűrő pórusméret és az alkalmazott recirkulációs térfogatáram függvényében.4.2. A borászati technológiai folyamat kompromisszumos optimálása — a regressziós függvények felhasználásával — a súlyozott célfüggvény minimálásának módszerével egyszerűen megoldható. A módszer segítségével a borszűrés előre tervezhető.
Összefoglalóban szereplő jelölések a hivatkozás sorrendjében:
| Jstat- statikus keverővel mért szűrlet-fluxus | m/s |
| J - üres kerámia membránon mért szűrlet-fluxus | m/s |
 transzmembrán nyomás | Pa |
Dpsz - viszonyítási nyomáskülönbség,  | Pa |
| pbe - membránon a bemenő nyomás | Pa |
| pki - membránból a kimenő nyomás | Pa |
| psz - szűrlet oldali nyomás | Pa |
| r - recirkulációs térfogatáram | m3/s |
| A - membrán belső felülete | m2 |
| J0 - maximális szűrletfluxus | m/s |
| JSS - állandósult (steady state) szűrlet fluxus | m/s |
| t - szűrési idő | s |
| T - időállandó | s |
| a, b - állandók | - |
| K - állandó | 1/s |
| C - állandó | s |
Re - Reynolds szám az üres csőben,  | - |
| d - kerámia membrán belső átmérője | m |
| v - recirkulációs sebesség | m/s |
| r- bor sűrűsége | kg/m3 |
| h - bor viszkozitása | Pas |
| p - pórus méret | nm |
| p0 - minimális pórusméret p0=50 nm | nm |
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése