Приготовление бентонитовой суспензии «холодным»

ОБРАБОТКА НЕОРГАНИЧЕСКИМИ ВЕЩЕСТВАМИ

В винодельческой промышленности широко применяют об­работку виноматериалов различными неорганическими вещест­вами. С целью осветления и стабилизации вин их обрабатывают дисперсными минералами, в основном монтмориллонитом (бен­тонитом).

Для удаления из вина катионов железа и других тяжелых металлов проводят обработку гексациано-(П)-ферратом калия (желтой кровяной солью, ЖКС).

Обработка дисперсными минералами является в настоящее время одним из основных приемов осветления и стабилизации вин различного типа.

Дисперсные минералы представляют собой алюможелезомаг-ниевые силикаты, обладающие пористостью, обусловленной как особенностями их кристаллического строения, так и зазорами между контактирующими частицами. На их поверхности нахо­дятся гидроксильные группы кислотного и основного характера и обменные катионы. Дисперсные минералы состоят из тетра-эдрических и октаэдрических сеток, которые сочленяются в эле­ментарные пакеты у различных минералов по-разному. Эти пакеты обычно объединены в частицы малой величины, которые способны давать суспензии и образовывать в воде пространст­венные коагуляционные структуры. Вследствие таких особенно­стей строения дисперсные минералы даже в пределах одного структурного типа (например, монтмориллонита или гидро­слюды) обладают различными адсорбционными и адгезион­ными свойствами, дисперсностью и агрегативной устойчивостью частиц в вине.

При обработке виноматериалов дисперсными минералами наблюдается в основном коагуляционный (флокуляционный) ме­ханизм осветления, не сопровождающийся химическим взаимо­действием между осветлителем и компонентами вина. Взаимо­действие частиц, загрязняющих вино, с частицами минерального осветлителя происходит главным образом за счет адгезионного прилипания. При этом частицы осветляющего минерала обра­зуют с частицами примесей вина крупные флокулы, представ­ляющие собой послойные образования, в которых второй и по­следующие слои возникают за счет сил когезии между одно­именно заряженными частицами.

Качество осветления вина и стабильность его после обра­ботки дисперсными минералами зависят от следующих условий: величины и знака заряда поверхности минерала-осветлителя, которые определяют его адгезионную способность; дисперсности минерала; агрегативной устойчивости его частичек в вине с уче­том величины рН; соотношения средних диаметров частичек осветителя и частичек или макромолекулярных комплексов мутящих веществ, а также факторов, влияющих на частоту их соударения. Чем выше (в определенных пределах) перечислен­ные факторы, тем эффективнее протекает процесс осветления. Поэтому при выборе минерального осветлителя руководствуются совокупностью показателей, от которых зависит специфика его действия в конкретных условиях. Многие дисперсные минералы

агрегативно неустойчивы в вине, что значительно снижает их эффективную удельную поверхность, а следовательно, и освет­ляющую способность.

Для хорошего осветления и стабильности виноматериалов дисперсные минералы того или иного кристаллохимического типа подбирают в зависимости от вида и характера помутнения.

Виноматериалы, склонные к белковым помутнениям, обра­батывают бентонитом, палыгорскитом, гидрослюдой, каолином и другими дисперсными минералами.

Бентонит находит наиболее широкое применение в вино­дельческой промышленности как универсальный осветлитель и стабилизатор вина. Он состоит в основном из минералов группы монтмориллонита и бейделлита. Для этих минералов харак­терны слоистое строение кристаллической решетки, способность к обмену оснований и поглощению воды, которое сопровожда­ется резким увеличением объема — набуханием. По внешнему виду бентонит — белый порошок с серым или коричневым от­тенком.

Для осветления и стабилизации виноматериалов, а также для осветления сусла применяют щелочные (натриевые) бен­тониты Огланлинского, Махарадзевского и других месторожде­ний. Сырые бентониты перед употреблением просушивают при температуре 120 °С в течение 30—50 мин.

Для обработки виноматериалов пользуются 20 %-ной водной суспензией бентонита, которую готовят по специальной инструк­ции. Оптимальную дозу бентонита в каждом отдельном случае устанавливают пробной обработкой. Перед началом пробной обработки водную суспензию бентонита разбавляют испыту­емым виноматериалом. Пробную обработку проводят обяза­тельно теми же бентонитом и водой, которые предназначены для производственной обработки. В результате пробной обработки устанавливают минимальную дозу бентонита, при которой вино-материал приобретает достаточную прозрачность и сохраняет стойкость к белковым помутнениям.

Для производственной обработки точно отмеренное количе­ство суспензии, установленное на основании пробной обработки, смешивают с небольшим количеством виноматериала, подлежа­щего осветлению, и раствор немедленно вводят в основную ем­кость при непрерывном перемешивании, которое продолжают до достижения равномерного распределения суспензии во всем объеме обрабатываемого виноматериала.

На крупных винодельческих заводах с непрерывными тех­нологическими процессами и поточными методами производства суспензии бентонита или других осветляющих материалов вво­дят в поток обрабатываемого вина с помощью специальных до­зирующих устройств. При таком способе обеспечивается лучшее распределение и более эффективное действие осветлителя в среде.

После перемешивания виноматериал оставляют в покое до 10 сут для образования и уплотнения осадков. Затем осветлен­ный виноматериал снимают с осадка с одновременной фильтра­цией. Оставшиеся осадки бентонита прессуют или центрифуги­руют для выделения содержащегося в них вина.

При необходимости обработку бентонитом совмещают с ок­лейкой гексациано-(П)-ферратом калия (ЖКС) и желатином. ЖКС при таких комплексных обработках вносят не менее чем за 4 ч до введения суспензии бентонита и раствора желатина.

К недостаткам монтмориллонита относится его высокая на-бухаемость, обусловливающая большие объемы образующихся осадков и потери вина, а также обогащение виноматериалов не­желательными катионами кальция и натрия.

Палыгорскит Черкасского месторождения (УССР) пред­ставляет собой глинистый минерал слоисто-ленточной структуры с кристаллами удлиненной формы. Кристаллы палыгорскита способны диспергироваться вдоль своей длинной оси с обра­зованием игольчатых кристалликов, ширина которых состав­ляет несколько элементарных ячеек. Поверхностная активность частиц палыгорскита обусловлена наличием на их внешней по­верхности активных центров различной природы, участвующих во взаимодействии с молекулами и частицами примесей, со­держащихся в вине. Большая часть этих центров приходится на долю гидроксильных групп кислотного и основного харак­тера, меньшая — на долю обменных катионов.

Палыгорскит отличается от бентонитов (монтмориллонита) большей поверхностью вторичных пор (120—150 м2/г), что обус­ловливает его высокие сорбционные свойства. Преимущества палыгорскита и других дисперсных минералов Черкасского ме­сторождения состоят в том, что они не требуют длительной подготовки водных суспензий, сокращают время нахождения ви­номатериала на осветлении в 2 раза и более по сравнению с обработкой бентонитом и образуют меньший объем гущевых осадков, что уменьшает потери вина.

Палыгорскит хранят в сухом помещении. Перед применением его сушат при температуре 120 °С в течение 30—50 мин. Для обработки виноматериалов применяют 20 %-ную водную суспен­зию палыгорскита, которую готовят в мерной емкости, снабжен­ной мешалкой и градуированной шкалой. Измельченный в по­рошок палыгорскит замачивают горячей водой (75—80 °С) в соотношении приблизительно 1 :3 и через 3—4 ч суспензию интенсивно перемешивают до образования однородной тонко­дисперсной массы. Затем в емкость добавляют воду жестко­стью не выше 6 мг-экв./л до получения 20 %-ной концентрации палыгорскита. Суспензию диспергированного палыгорскита можно хранить не более 6 сут.

Необходимое для обработки виноматериала количество 20 %-ной водной суспензии устанавливают в каждом отдельном

случае на основании пробной обработки, проводимой по соответ­ствующей инструкции. Это количество суспензии предварительно смешивают в промежуточной емкости с обрабатываемым вино-материалом в соотношении приблизительно 1 : 1 и затем насо­сом подают в основную емкость при непрерывном перемешива­нии, которое продолжают в течение 1—2 ч до равномерного распределения суспензии во всем объеме виноматериала. Обра­ботанный виноматериал выдерживают в течение 2—4 сут в за­висимости от температуры и высоты емкости. В процессе отстаи­вания ежесуточно отбирают среднюю пробу виноматериала из надосадочной части и контролируют осветление по оптической плотности на ФЭКе при зеленом светофильтре. Осветление счи­тают законченным, когда оптическая плотность, достигнув ми­нимальной величины, перестает понижаться. После окончания осветления виноматериал немедленно снимают с осадка декан­тацией и фильтруют. При необходимости обработку палыгор-скитом совмещают с обработкой ЖКС и оклейкой желатином.

Гидрослюда Черкасского месторождения представляет собой плотную глинистую породу зеленоватого цвета, содержа­щую примеси ряда минералов: кварца, полевого шпата, биотита, глауконита и др. Гидрослюда относится к слоистым минералам с жесткой решеткой. Адсорбирующими свойствами обладает только внешняя поверхность, которая у гидрослюды хорошо развита. Внутренняя же пористая поверхность, обусловленная зазорами между контактирующими частицами, недоступна мо­лекулам полярных веществ. Величина удельной поверхности гидрослюды в значительной мере определяется дисперсностью частиц, которая зависит от совершенства кристаллической структуры минерала.

Природную гидрослюду хранят, высушивают и подвергают термической обработке так же, как палыгорскит.

Для приготовления водной суспензии гидрослюду измель­чают в порошок, затем заливают горячей водой в соотношении 1:2 и интенсивно перемешивают до получения однородной массы. Через 2—3 ч добавляют горячую воду небольшими пор­циями при непрерывном перемешивании до получения 20 %-ной суспензии гидрослюды. Суспензию кипятят в течение 10 мин при перемешивании. Перед применением ей дают отстояться в тече­ние 3—5 мин. При длительном хранении суспензии ее кипятят (для стерилизации) в течение 10 мин через каждые 5—6 сут.

Дозировку суспензии гидрослюды для обработки виномате­риала устанавливают на основании пробной обработки. Техника производственной обработки виноматериалов гидрослюдой не отличается от обработки палыгорскитом.

Осветление продолжают 4—5 сут. В процессе осветления и выдержки виноматериала на осадках проводят контроль так же, как при обработке палыгорскитом. После окончания освет­ления вино снимают с осадка и фильтруют. 158

Обработка гидрослюдой дает особенно хорошие результаты в случае осветления крепленых виноматериалов, содержащих

сахар.

При необходимости обработка гидрослюдой может быть сов­мещена с обработкой ЖКС и оклейкой желатином.

Хорошие результаты дает обработка виноматериалов смесью дисперсных минералов, например махарад-зевского монтмориллонита (бентонита) с палыгорскитом и гид­рослюдой. Такие смеси обладают в 1,5—3 раза более высокой осветляющей способностью, чем каждый из минералов в отдель­ности. Такое явление обусловлено синергетическим эффектом. Наличие синергетнческого эффекта при осветлении вина сме­сями минералов объясняется повышением электролитоустойчи-вости монтмориллонита за счет экранирования его частичками устойчивых в среде вина палыгорскита и гидрослюды, которые адсорбируют на своей поверхности преимущественно наиболее высокомолекулярную часть мутящих частиц вина.

Выбор минералов для смеси, их оптимальные количествен­ные соотношения и дозировки зависят от химического состава и физико-химических свойств обрабатываемого виноматериала и в каждом конкретном случае могут быть установлены пробной обработкой. В большинстве случаев оптимальным является со­держание в смеси 80—40 % монтмориллонита (бентонита) и 20—60 % палыгорскита или гидрослюды.

Для обработки виноматериалов применяют 20 %-ные суспен­зии осветлителей, которые готовят смешиванием суспензий от­дельных минералов или их порошков, аналогично приготовле­нию суспензий палыгорскита и гидрослюды. Пробную и произ­водственную обработку смесями минералов проводят так же, как в случае палыгорскита.

Коллоидный раствор диоксида кремния (Si02) применяют индивидуально или в сочетании с желатином и дру­гими стабилизаторами вина. По данным В. И. Зинчеыко и В. А. Загоруйко, хорошие результаты дает применение раствора Si02 концентрацией до 60 % мае. для осветления сусла и об­работки виноматериалов с целью стабилизации вин к белко­вым и обратимым коллоидным помутнениям.

Коллоидный раствор диоксида кремния вводят обычно в по­токе в виноматериалы и после кратковременного контактирова­ния при перемешивании подвергают фильтрации. При обра­ботке в сочетании с желатином и поливинилпирролидоном из сусла и виноматериалов удаляется значительное количество белковых, фенольных веществ и полисахаридов.

Для осветления вин, содержащих небольшое количество фе­нольных веществ, применяют коллоидный кремнезем в виде водной суспензии. Золи коллоидной кремниевой кис­лоты эффективны также для предотвращения липидных помут­нений.