A borok szűrése
Alapismeretek •
•
Szűrőfelületen, vagy szűrőközegben történő megkötés
•
•
Szilárd és folyékony fázis elválasztása
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
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
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)
A szűrés hatékonyságának meghatározása •
Zavarosság meghatározása (NTU érték) Tükrös tisztaságú bor
Zavaros bor
Fehérbor
< 1,1
> 4,4
Rosé
<1,4
> 5,8
Vörösbor
< 2,0
> 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)
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 oC-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: 106 sejt /ml, - Fejtések után: 103-104 sejt/ml Kovaföldszűrést követően: kb. 102 sejt/ml
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 (m3/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
Szűrőfelületek Cellulóz •
Glükóz alapegységekből felépülő poliszacharid rostok •
•
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: 70-80 % cellulóz + adalékanyagok (kovaföld, perlit, polietilén) •
•
Fenyő-, nyír- és bükkfa alapanyag
Pozitív elektromos töltésű cellulóz lapok ▼ Nagyobb hatékonyság a borkolloidok és a mikroorganizmusok kiszűrésében
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 •
20-25 m2 belső felület grammonként •
-
Típusai:
természetes kovaföld: szürke szín, finom szerkezet ► finom szűrésekhez
-
égetett kovaföld: rózsaszínű, nagy tisztaságú, nagyobb szemcsés, finom szűrés
-
Magas hőmérsékleten CaCl2 vagy CaCO3-mal olvasztott, fehér színű, nagyobb szemcsés kovaföld durva szűrésekhez •
Tárolás: száraz, szagmentes helyen (illó anyagok megkötése)
Szűrőfelületek Perlit • • • •
Vulkáni eredetű aluminium-szilikát
2-5% vizet és valamennyi gázt tartalmaz ▼ 1000 oC-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
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/m2) •
2 eltérő felületű oldal: szűrőfelület + támasztófelület ▼ A lapokat mindig a megfelelő irányban kell elhelyezni !!!
• 3 típus: 1. Előszűréshez : (1-2 darcy áteresztő képesség, kb. 1000 l/ hm2 ) 2. Tisztító szűréshez (0,15 darcy áteresztő képesség, kb. 500 l/hm2) 3. Sterilizáló szűréshez (0,017 darcy áteresztő képesség, < 350 l/hm2)
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
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
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
Szitahatás elvén működő szűrések
Adszorbciós szűrések
Szűrési módok
Idő
Idő
idő
idő
A zavarosító anyagok hatása a szűrhetőségre •
A zavarosító anyag összetétele befolyásolja a szűrés minőségét és sebességét •
• •
Próbaszűrések ► borok szűrhetősége (eltömítési index)
I= T400-2T200 , 2 bár nyomás, 3,9 cm2 membrán, 0,65 µm pórusátmérő
•
A kisebb zavarosító anyagok gyorsabban eltömítik a szűrőfelület belsejét ▼ Az élesztők jelenléte kevésbé csökkenti a szűrhetőséget, mint a baktériumoké
• •
Tiszta borok is gyorsan eltömíthetik a szűrőfelületet ▼ Tisztaság ≠ szűrhetőség
A fehértöréses borok, fehérje- vagy színanyagkiválásos borok nehezen szűrhetők •
A derítéseket és enzimkezeléseket követően a bor szűrhetősége nő
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!
Szűrt mennyiség (ml)
Szűrési idő (perc)
I. Egészséges szőlőből készül fehérbor II. Azonos bor + 200 mg/l glükán
Szűrt mennyiség (ml)
Szűrési idő (perc)
1. 2. 3. 4.
kontroll, 2 g/hl glükanáz 4 g/hl glükanáz 6 g/hl glükanáz
Lapszűrő
Kovaföldszűrő
Membránszűrő
Centrifugális elven működő berendezések • Tányéros szeparátor
Centrifugális elven működő berendezések • Csigás dekanter
