Читайте также:
|
Мембранные методы разделения жидких систем: диализ, обратный осмос, ультрафильтрация, с каждым годом завоевывает все большее внимание. Например, в пивобезалкогольной промышленности мембранный метод разделения позволяет получать очищенные продукты при обезвоживании фруктовых соков, эссенций и пива, в сахарной – свободный от коллоидов фильтрат сахарного сока, из которого может быть прямо проведена кристаллизация сахарозы. Разделение смесей мембранными методами в отличие от широко применяемых методов выпаривания, ректификации, экстракции и других производится без фазовых превращений и обычно при температуре окружающей среды. Одним из недостатков применения этой технологии является засорение и закупорка мембран взвешенными частицами, что приводит к сокращению производительности установки.
Условные границы проведения баромембранных процессов:
| Процесс | Диаметр частиц, мкм |
| Микрофильтрация | 0,02 - 1 |
| Ультрафильтрация | 0,001 - 0,02 |
| Обратный осмос | 0,0001 - 0,001 |
Микрофильтрация, ультрафильтрация и обратный осмос – процессы имеющие между собой много общего, т.к. для их осуществления необходимы полупроницаемые мембраны, изготовленные из одного и того же материала, только имеющие различные размеры пор и работающие при различном уровне избыточного давления. Ультрафильтрацию в отличие от обратного осмоса используют для разделения систем, в которых молекулярная масса растворенных компонентов намного больше молекулярной массы растворителя. При концентрировании пищевых продуктов методом обратного осмоса целью является удаление воды с сохранением исходного вкуса, аромата, пищевой ценности и функциональных свойств продуктов. Обратный осмос заключается в фильтровании растворов под давлением, превышающим осмотическое, через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и задерживающие молекулы или ионы растворенных веществ. В процессе обратного осмоса разделяемый раствор соприкасается с полупроницаемой мембраной, в следствии особых свойств которой прошедшая через нее жидкость одним или несколькими компонентами объединяется. Метод обратного осмоса нашел широкое применение в пищевой промышленности для концентрирования соков. Преимущество этого метода заключается в наиболее полном сохранении вкусо-ароматических и биологических свойств сока, однако достичь концентрации сухих веществ 60-70% очень сложно. С этой целью используют ацетатцеллюлозные мембраны: марки МГА («Владипор») и МГП-100. Эффект концентрирования жидких растворов определяется селективностью мембран. Скорость проникновения воды через мембрану зависит от типа мембраны, ее толщины, давления, температуры и вязкости соков. Мембраны марки МГА «Владипор» представляют собой полупрозрачную пленку. Мембраны МГП-100 имеет большую задерживающую способность по сравнению с МГА. Концентрат, полученный на мембране МГП-100 позволяет в значительной степени сконцентрировать ароматообразующие вещества сока.
Рекомендуется использование обратного осмоса для предварительного концентрирования сусла с недостаточной сахаристостью при производстве вин. В результате концентрирования общий объем сусла уменьшается, сахаристость повышается при сохранении неизменным соотношения различных содержащихся в растворе составных компонентов.
Использование мембранной фильтрации в виноделии касается в основном стерилизации вин перед розливом. Мембранные или клеточные фильтры – это тонкие мембраны из биологически инертных эфиров целлюлозы или аналогичных полимеров, пронизанные одинаковыми порами, занимающими примерно 80% объема фильтра. В мембранных фильтрах могут применяться как органические, так и минеральные мембраны.
Недостатки органических мембран:
· непрочность, слабая сопротивляемость давлению и температуры;
· сложность очистки и дезинфекции;
· недолговечность;
· значительные потери энергии.
Преимущество минеральных мембран:
· значительная механическая сопротивляемость;
· выдерживают давление до 200 атм;
· термостойкость;
· обладают сопротивляемостью к химическим реагентам, применяемым при дезинфекции;
· более длительный срок службы.
Мембраны могут иметь различную пористость (от 8 до 10 мкм). Для стерилизующей фильтрации вин обычно используют мембраны с порами 1,2 мкм для удаления дрожжей и 0,65 мкм для задержания молочнокислых и уксуснокислых бактерий. Толщина мембраны составляет примерно 150 мкм.
В настоящее время существует два типа микрофильтрации: Фронтальное – при этом весь объем фильтрующейся жидкости пересекает фильтрующий слой в перпендикулярном направлении, отдельные примеси собираются на фильтре, создавая засорение. Фильтрационные циклы ограничиваются в зависимости от содержания суспензии в фильтруемом материале.
Тангенциальное – представляет собой процесс, при котором фильтрующаяся жидкость циркулирует с определенными скоростью и давлением параллельно фильтрующему слою. Фильтрующий слой проницаем для раствора, но не проницаем для частиц, находящихся во взвешенном состоянии, которые необходимо задержать. Давление фильтрующейся жидкости обеспечивает самоочищение поверхности мембраны. Разница в давлениях между верхней и нижней частями фильтра вызывает образование поляризационного слоя на поверхности мембраны. Тангенциальная фильтрация происходит при диаметре пор от 10 до 0,1 мкм (микрофильтрация) и от 0,1 до 0,001 мкм (ультрафильтрация).
Вопросы для самоконтроля к разделу 14
1. Перечислите методы мембранной технологии разделения сред?
2. Для чего использую мембранные технологии?
3. Чем отличается ультрафильтрация от микрофильтрации?
4. Какие вещества использую для мембранных фильтров?
5. Чем отличается фронтальное и тангенциальное фильтрование?
6. В чем недостатки органических мембран?
Тесты к разделу 14
1. Мембранная фильтрация в виноделии используется для:
а) губой очистки
б) тонкой очистки
в) стерилизации
2. Мембранная фильтрация проводится:
а) перед выдержкой
б) после оклеек
в) перед розливом
3. При фронтальной фильтрации жидкость пересекает слой фильтров:
а) в вертикальном направлении
б) циркулирует
в) в горизонтально направлении
4. Для микрофильтрации диаметр пор должен составлять:
а) от 0,1 до 0,001 мкм
б) от 10 до 0,1 мкм
в) от 1 до 0,1 мкм
5. Для использования обратного осмоса диаметр частиц должен составлять:
а) 0,01 – 0,001 мкм
б) 0,001 – 0,1 мкм
в) 0,0001 - 0,001 мкм.
Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 65 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |