Alapismeretek. Szilárd és folyékony fázis elválasztása. Szitahatás vagy három dimenziós szűrés

Átírás

1 A borok szűrése

2 Alapismeretek Szilárd és folyékony fázis elválasztása Szűrőfelületen, vagy szűrőközegben történő megkötés Szitahatás vagy három dimenziós szűrés 3 dimenziós szűrés: egyre kisebb méretű zavarosító anyagok megkötése Kizárólag híg szuszpenziók tisztítására alkalmas eljárások Mikrobiológiai stabilizálás élesztők és baktériumok kiszűrése

3 Követelmények A szűrés zavarosító anyagok legnagyobb mértékű kiszűrése szükséges A bor kémiai összetétele minél kisebb mértékben változzon meg! Többszöri beavatkozás primőr fehér- és vörösborok Hosszú érlelésű, fahordós vörösborok: szűrés nélkül vagy egyszeri lapszűrés

4 Szűrési módok Kovaföldszűrés folyamatos szűrőközeg utánpótlással Lapszűrés vagy modulos szűrés (cellulóz rostok + granulált kovaföld, perlit vagy ioncserélő műgyanta) Membránszűrés (meghatározott pórusátmérőjű szintetikus polimerek) Keresztáramú szűrés (kerámia vagy műanyag membránok)

5 A szűrés hatékonyságának meghatározása Zavarosság meghatározása (NTU érték) Fehérbor Rosé Vörösbor Tükrös tisztaságú bor < 1,1 <1,4 < 2,0 Zavaros bor > 4,4 > 5,8 > 8,0 Derítés, szeparálás, kovaföldszűrés tükrös tisztaságú bor, 1 alatti NTU Lapszűrés, membránszűrés: 0,1-0,6 NTU érték hosszú ideig tárolható borok Szedimenttartalom (g vagy %) meghatározása (centrifugálás vagy szűrés után) Fehérmustok, mustüledékek, seprő és derítési alj tisztaságának meghatározása) Zavarosító anyagok (>0,5µm) számolása elektromos vezetőképesség, lézer fény szórása stb. (laboratóriumi kutatások)

6 Mikrobiológiai vizsgálatok a szűréseket követően Élesztők és baktériumok kiszűrése mikrobiológiai stabilitás 1. Élősejtszám meghatározás mikroszkopikus módszerrel 2. Mikrobák által képzett kolóniák tenyésztése (must + 2 % agar-agar táptalaj) Egyhetes inkubáció (baktériumok), 3 nap (élesztők) 25 o C-on Élesztősejtszám meghatározás aerobiózissal Tejsav- és ecetsavbaktériumok gátlásával (penicillin + difenil) Tejsavbaktériumszám meghatározás anaerobiózissal (élesztők gátlása piramicinnel) Ecetsavbaktériumszám meghatározás aerobiózissal Tejsavbaktériumok és élesztők gátlása (penicillin + piramicin) Élősejtszám : erjedés végén: 10 6 sejt /ml, - Fejtések után: sejt/ml - Kovaföldszűrést követően: kb sejt/ml

7 A szűrés hatékonyásga Két meghatározó tényező 1. Porozitások aránya a teljes szűrőfelülethez képes Nagyobb porozitás kisebb energia-igény, hosszabb élettartamú berendezés 2. Áteresztőképesség A folyadék szűrőfelületen történő áthaladási sebessége Darcy törvénye J= P/ηR, ahol P - nyomáskülönbség, η - viszkozitás R - ellenállás J - térfogatáram (m 3 /s) A szűrőfelület áteresztőképességének meghatározására alkalmazott mutató: darcy -Steril szűrőlapok: 0,017 darcy - Finom szűrés: 0,15 darcy - Durva szűrés: 1-2 darcy - Kovaföldszűrés: 0,5-5 darcy

8 Szűrőfelületek Cellulóz Glükóz alapegységekből felépülő poliszacharid rostok Fenyő-, nyír- és bükkfa alapanyag Felhasználás: kémiai feltárás, rostos vagy porított kialakítás Cellulóz: semleges anyag, de a boroknak papírízt adhat! Öblítés hideg vízzel a felhasználás előtt 1980 óta kizárólag azbesztmentes szűrőlapok Összetétel: % cellulóz + adalékanyagok (kovaföld, perlit, polietilén) Pozitív elektromos töltésű cellulóz lapok Nagyobb hatékonyság a borkolloidok és a mikroorganizmusok kiszűrésében

9 Szűrőfelületek Kovaföld Fosszilis mikroszkopikus algák váza (szilícium + aluminiumoxidok) Méretük (néhány µm-500 µm) és formájuk a származási helyük szerint változik A XIX. sz. vége óta alkalmazzák borkezelésekhez m 2 belső felület grammonként Típusai: - természetes kovaföld: szürke szín, finom szerkezet finom szűrésekhez - égetett kovaföld: rózsaszínű, nagy tisztaságú, nagyobb szemcsés, finom szűrés - Magas hőmérsékleten CaCl 2 vagy CaCO 3 -mal olvasztott, fehér színű, nagyobb szemcsés kovaföld durva szűrésekhez Tárolás: száraz, szagmentes helyen (illó anyagok megkötése)

10 Szűrőfelületek Perlit Vulkáni eredetű aluminium-szilikát 2-5% vizet és valamennyi gázt tartalmaz 1000 o C-ra hevítve akár 20 x mérettartomány Fajsúlya jelentősen csökken, a porozitása viszont növekszik Örlés + tisztítás különböző szemcseméretű por A kovaföldnél könnyebb, adszorpciós képessége kisebb Mustok és zavaros folyadékok (pl. seprő) szűrésére Erős súroló hatás adagolószivattyú elhasználódása

11 Szűrőfelületek szűrőlapok Összetétel: cellulóz, műanyag rostok, perlit, kovaföld, kationcserélő műgyanták Előkészítés: cellulózrostok őrlése, vizes szuszpenzió, szűrés + szárítják A porozitások aránya elérheti a 85 %-ot Szitahatás + elektromos töltések szerepe 2-6 mm átmérőjű steril lapok nagy belső felülettel (akár 3l/m 2 ) 2 eltérő felületű oldal: szűrőfelület + támasztófelület A lapokat mindig a megfelelő irányban kell elhelyezni!!! 3 típus: 1. Előszűréshez : (1-2 darcy áteresztő képesség, kb l/ hm 2 ) 2. Tisztító szűréshez (0,15 darcy áteresztő képesség, kb. 500 l/hm 2 ) 3. Sterilizáló szűréshez (0,017 darcy áteresztő képesség, < 350 l/hm 2 )

12 Szűrőfelületek membránok Membránok felhasználása: ultraszűrés (0,002-0,1 µm), mikroszűrés (0,1-10 µm), fordított ozmózis (0,001-0,001 µm), elektrodialízis Névleges és abszolút visszatartási képesség jellemzi A pórusok eltömődésével egyre kisebb méretű anyagok is kiszűrhetők A jó minőségű membrán: - hatékonyan kiszűrik a meghatározott méretű molekulákat - Nagy mennyiségű bor szűrésére alkalmasok - Ellenállnak a különbözőmechanikai-, hő-, és kémiai hatásoknak Az első generációs cellulóz-acetát membránok kevésbé ellenállóak voltak Műanyag polimerek alkalmazása Kerámia membránok legkorszerűbb, leginkább ellenálló, könnyen tisztítható Új membrán: szivacsos szerkezet, nem a szitahatás elvén működnek

13 Szűrőfelületek membránok A szűrőmembrán pliszírozásával nagyobb felület alakítható ki Több gyertya használatával a szűrési sebesség megnövelhető Könnyen fertőtleníthető használat után, átmosásra nincs szükség Szintetikus membránok típusai: - Cellulóz észterek (diacetát vagy triacetát): nagy áteresztőképesség, jó szűrési képesség, olcsó ár, érzékeny a hőmérséklere és a ph-ra, mikroorganizmusokra - Poliamid memránok : jobb ellenállóképesség, nylon alapanyag ismert - Polivinilidén-fluorid membránok: nagyfokú ellenállóképesség - Tetrafluoretilén polimerek: mikroszűrésekhez használt, hő hatásra sterilizálható - Polipropilén membránok: mélyrétegű szerkezet, többféle szűréshez használható - Üvegszálerősítésű polimerek: nagy nyomást és magas hőmérsékletet is elvisel - Kerámiamembránok: inert és ellenállóképesség, nagy áteresztőképesség

14 Szűrőfelületek működése Szitahatás és/vagy adszorpció érvényesül Cellulóz szűrőlap + erjedő must, kis nyomás mellett: egyre zavarosabb szűrlet Az adszorpciós felület egyre inkább felhasználódik Nagy nyomás mellett fokozottabb szitahatás érvényesül a szűrlet egyre tükrösebb Azbeszt jelenlétében folyamatosan tükrös bort kapunk, de a szűrt mennyiség kisebb Az élesztők nagyobb méretűek, mint a pórusok A cellulóz + pozitív töltésű kovaföld összetételű szűrőlapok hasonló tulajdonságúak Kovaföldszűrés: szitahatás és adszorpció

15 Szitahatás elvén működő szűrések

16 Adszorbciós szűrések

17 Szűrési módok Idő idő Idő idő

18 A zavarosító anyagok hatása a szűrhetőségre A zavarosító anyag összetétele befolyásolja a szűrés minőségét és sebességét Tiszta borok is gyorsan eltömíthetik a szűrőfelületet Tisztaság szűrhetőség Próbaszűrések borok szűrhetősége (eltömítési index) I= T 400-2T 200, 2 bár nyomás, 3,9 cm 2 membrán, 0,65 µm pórusátmérő A kisebb zavarosító anyagok gyorsabban eltömítik a szűrőfelület belsejét Az élesztők jelenléte kevésbé csökkenti a szűrhetőséget, mint a baktériumoké A fehértöréses borok, fehérje- vagy színanyagkiválásos borok nehezen szűrhetők A derítéseket és enzimkezeléseket követően a bor szűrhetősége nő

19 A zavarosító anyagok hatása a szűrhetőségre A Botrytis cinerea által termelt β-glükán jelentősen csökkenti a szűrhetőséget Magasabb hőmérsékleten a szűrhetőség, a kolloidok mérete kisebb Trichoderma gombából kivont glükanáz enzim használata javasolt A derítések nem alkalmasak a védőkolloidok eltávolítására!

20 Szűrt mennyiség (ml) Szűrési idő (perc) I. Egészséges szőlőből készül fehérbor II. Azonos bor mg/l glükán

21 Szűrt mennyiség (ml) Szűrési idő (perc) 1. kontroll, 2. 2 g/hl glükanáz 3. 4 g/hl glükanáz 4. 6 g/hl glükanáz

22 Lapszűrő

23 Kovaföldszűrő

24 Membránszűrő

25

26

27

28

29

30 Centrifugális elven működő berendezések Tányéros szeparátor

31 Centrifugális elven működő berendezések Csigás dekanter