Фильтр-прессы.
Такие фильтры предназначены для фильтрации осадка. Самый старый способ, применявшийся для винного осадка, заключался в том, что его помещали в матерчатые мешки и отжимали из них осветленную жидкость путем прессования.
Способ, применяемый в настоящее время, характеризуется использованием вертикальных пластин с полными камерами и фильтровальными подложками из специальной ткани, работающими при повышенном давлении (3—5 бар) и называемыми фильтр-прессами. При этом способе не нужно фильтрующих добавок и фильтрование производится через осадок примесей, задержанных тканью.
Каждая пластина имеет свой кран. Через него отводят профильтрованную жидкость к общему выходу, обеспечивая полную герметичность, т. е. без доступа воздуха.
В инструкциях заводов-изготовителей даны указания для выбора фильтр-прессов в зависимости от природы осадка, количества твердого вещества, удаляемого в данный период времени, и объема фильтровальных камер. Для металлических пластин размерами 630X630 мм вместимость камер составляет 8 л, а фильтрующая поверхность пластины — 0,66 м2, для пластин размерами 800X800 мм эти данные соответственно равны 10,4 л и 1,04 м2. Чтобы обработать за рабочий день 250 гл осадка, необходимо иметь фильтр из 66 пластин размерами 800Х800 мм.
Мембранные фильтры.
Тонкие фильтрующие мембраны, которые действуют как исключительно мелкие сита, состоят из сложных эфиров целлюлозы или других полимеров (чистых и биологически инертных веществ). Их применяют в мембранных или экранных фильтрах. Такие мембраны могут иметь различную пористость (от 8 мк до 10 нм). Для стерилизующей фильтрации вин обычно используется мембрана с порами двух размеров: 1,2 мкм для удаления дрожжей и 0,65 мкм для задержания молочнокислых или уксуснокислых бактерий. Толщина мембран составляет примерно 150 мкм. Очень большая пористость таких мембран позволяет не принимать во внимание явления адсорбции. Мембрана задерживает на своей поверхности все частицы, размер которых превосходит диаметр ее пор. Мембрана действует только по принципу процеживания.
Таблица 6.7
Характеристика некоторых мембран из сложных эфиров целлюлозы (миллипор), используемых для фильтрации вин
* Пористость определена как отношение объема полости к общему объему.
** Относительная проницаемость измеряется количеством кубических сантиметров дистиллированной воды, проходящей через 1 см2 фильтра в минуту при давлении 70 см рт. ст. и температуре 25°С.
*** Определение «пузырьковой точки» дано в тексте. Оно представляет собой измерение реального диаметра пор и контроль состояния мембраны.
В табл. 6.7 приведены некоторые характеристики мембран, используемых для фильтрации вин. Из этой таблицы видно, что диаметры пор мембраны практически совершенно одинаковы. Для мембран типа НА они колеблются от 0,43 до 0,47 мк при средней величине 0,45 мк. Поры занимают примерно 80% общего объема фильтра, что обеспечивает повышенные пропускные способности по отношению к поверхности (рис. 6.23). При одинаковой способности задерживать частицы эти фильтры, как считают, обладают в 40 раз большей пропускной способностью, чем картонные фильтры. Каждый 1 см2 мембраны пронизан миллионами калиброванных пор.
Рис. 6.23. Схема мембраны (увеличенная в 6000 раз) с большим объемом пор (80%) по отношению к твердому веществу (20%) (миллипор).
Рис. 6.24. Фильтрование на мембранах (поры 0.65 мк) при розливе в бутылки (производительность 6000 бутылок в час).
Измерение «пузырьковой точки» перед началом фильтрации позволяет убедиться в целостности фильтрующей поверхности и выявить трещины или разрывы. Для удаления жидкости, заполняющей капиллярную трубку типа мембранных пор, нужно применить давление, которое было бы больше силы поверхностного натяжения жидкости. Измерение этой силы, или определение «пузырьковой точки», представляет собой измерение реального диаметра пор и позволяет проверить эффективность фильтра.
Мембраны, покоящиеся на своей подложке, имеют хорошее механическое сопротивление, в частности давлению. В промышленности аппараты для фильтрации выдерживают давление до 7 бар, рекомендуемое давление составляет от 3 до 5 бар. Частицы и микроорганизмы задерживаются на поверхности фильтра независимо от пропускной способности, давления при поступлении и на выходе, общего объема профильтрованной жидкости, длительности цикла фильтрации, резких изменений режима при остановках и возобновлении работы. С другой стороны, термическая устойчивость мембран обеспечивает стерилизацию фильтра водой при температуре 85°С без какого-либо ухудшения фильтровальных качеств.
Известно много моделей мембранных фильтров. В пластинчатых фильтрах горизонтального типа мембраны (например, диаметром 29,3 см) поддерживаются подложками в герметической камере из нержавеющей стали. Один фильтр может иметь до 20 пластин. Его фильтрующая поверхность в этом случае может быть около 135 дм2. В настоящее время широко распространены фильтры со сменными фильтрующими элементами (рис. 6.24). Например, фильтрующие элементы миллипор имеют длину 78 см, диаметр 5,6 см, площадь фильтрации. 12 дм2.
Их объединяют по 3, 6, 12 или 20 элементов в трубы из нержавеющей стали.
При использовании в хороших условиях и, в частности, для вин с тщательно проведенным предварительным осветлением фильтрующий элемент (патрон) может обеспечить за один цикл фильтрацию 200—300 гл с минимальной пропускной способностью в час от 5 до 10 гл.
Мембранные фильтры применяют только для стерильной фильтрации непосредственно перед розливом вина в бутылки. Их можно использовать лишь для обработки очень прозрачных вин, уже пропущенных через плотные асбестовые пластины. Такая дополнительная фильтрация проводится после фильтрования обычными способами, поэтому она обеспечивает очень высокую надежность удаления всех микроорганизмов. Ниже будут рассмотрены условия применения таких фильтров на практике и явления забивания (кольматажа) их.
