UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE ŞI MEDICINĂ VETERINARĂ A BANATULUI TIMIŞOARA

FACULTATEA TEHNOLOGIA PRODUSELOR AGROALIMENTARE

DISCIPLINA: TEHNOLOGII GENERALE

PROIECT DE AN

Coordonator: Prof. Dr. Ing. Ionel Jianu

TIMIŞOARA 2007

“ SISTEME ADSORBANTE: PĂMÂNTURI DECOLORANTE ”

2

CUPRINS

. 1. Introducere

.2. Studiu de literatură

2.1. Extracţia, odorantelor şi aromatizantelor naturale 62.2. Cărbunele activ 72.3. Bentonita 82.4. Kiselgurul 102.5. Filtrul cu material adsorbant kiselgur utilizat în vinificaţie 112.6. Răşini schimbătoare de ioni 122.7. Silicagelul 13

.3. Variante tehnologice

3.1. Obţinerea bentonitei 163.2. Coloane de adsorbţie cu cărbune acitv 163.3. Instalaţii de monofiltrare prin suporturi de filtrare şi de adsorbţie 183.4. Instalaţii de ultrafiltrare 21

.4.Aplicaţii în domeniul alimentar şi industria de

epurare al apelor tehnologice

4.1. Filtrarea, limpezirea berii 244.2. Aplicaţii în decolorarea uleiurilor 264.3.Aplicatii în domeniul epurării apelor tehnologice uzate 304.4. Bentonita utilizată în vinificaţie şi industria berii 32Bibliografie 37

3

. 1. Introducere

Procedee prin adsorbţie. Adsorbţia (v. Adsorbţie) este procesul unitar bazat pe reţinerea substanţelor impurificatoare (sorbaţi) pe corpuri solide sau lichide (sorbenţi). În cadrul proceselor de sorbţie se disting: reţinerea substanţei în toată masa sorbentului lichid (absorbţie) şi în stratul superficial al sorbentului solid sau lichid (adsorbţie).

Adsorbţia pe sorbent solizi poate constitui unul din cele mai eficiente procedee de epurare avansată a apelor de substanţe organice solubile şi poate fi aplicată atât la tratarea (purificarea) apelor de suprafaţă cât şi la epurarea apelor reziduale. Procedeul se poate aplica independent sau asociat cu epurarea biologică. Totodată, după caz poate fi utilizat ca un procedeu de epurare sau ca un procedeu de epurare finală sau avansată.

Avantajele procedeului: posibilitatea reţinerii impurificatorilor din amestecuri policomponente, eficienţă ridicată de epurare, îndeosebi la concentraţii foarte scăzute ale poluanţilor. Adsorbţia poluanţilor pe sorbenţi solizi este rezultatul trecerii moleculelor substanţei dizolvate din lichid pe suprafaţa sorbentului sub acţiunea câmpului de forţe de la interfaţă, care înving interacţiunile de hidratare din soluţie. Procedeul este raţional pentru epurarea apelor reziduale, dacă în ele sunt conţinute predominant substanţe aromatice, neelectroliţi sau electroliţi slabi, coloranţi, compuşi saturaţi sau hidrofobi (compuşi cloruraţi sau cu grupe nitro) ş.a. Procedeul nu este indicat la o impurificare excesivă anorganică sau la impurificările cu alcooli inferiori.

Cărbunele activ, de diferite sorturi, este unul din cei mai eficienţi sorbenţi pentru epurarea apelor. În general, ca sorbenţi se mai pot folosi diverse materiale artificiale şi naturale ca: cenuşă, cocs mărunţit, tuf vulcanic, silicagel, argile active, polimeri poroşi ş.a. Structura microporoasă condiţionează capacitatea de adsorbţie iar macroporii constituie canale transportoare.

Sorbentul poate fi macroporos, microporos sau mixt. Procesul de sorbţie se poate conduce în condiţii statice (fără decalaj între mişcarea lichidului şi sorbentului) sau dinamice, cu mişcare relativă (defazaj) sorbent – lichid (filtre – coloane, pat fluidizat). Cel mai raţional sens de filtrare prin patul de sorbent, dispus în adsorbere, este de sus în jos, prin aceasta realizându-se trecerea uniformă prin secţiunea coloanei şi eliminarea bulelor

4

de gaz. Viteza de filtrare depinde de concentraţia impurificatorilor şi variază între 1 – 6 m/h. Substanţele absorbite pot fi recuperate (sorbţie recuperativă) sau nu, când nu prezintă valoare economică. Sorbentul poate fi regenerat. În cazul utilizării cărbunelui activ ca sorbent, pentru regenerare sau recuperarea substanţelor adsorbite se pot utiliza: extracţia cu solvenţi organici, desorbţia antrenarea cu vapori de apă supraîncălziţi, striparea cu un gaz inert cald, desorbţia cu insuflare de aer cald, desorbţia cu acizi sau baze ş.a. În cazul când nu se urmăreşte recuperarea substanţelor adsorbite (regenerarea distructivă) se aplică procedee termice sau oxidative. La regenerarea termică are loc o pierdere de sorbent de 5 – 10%. La utilizarea filtrelor biologic active din cărbune activ, are loc o regenerare continuă.

5

.2.Studiu de literatură

2.1. Extracţia, odorantelor şi aromatizantelor naturale

Substanţele cu caracter odorant şi aromantizant se găsesc din abundenţă în natură, în primul rând în regnul vegetal şi mai puţin în regnul animal.

Procedeul folosit pentru obţinerea acestor substanţe depinde de natura lor chimică şi de proprietăţile lor.

Procedeele aplicate industrial se bazează pe două dintre proprietăţile fizice ale acestora şi anume: proprietatea de a fi antrenabile cu vapori de apă şi solubilitatea lor în anumiţi solvenţi ca de exemplu: hidrocarburi, compuşi organici halogenaţi, grăsimi, bioxid de carbon etc.

Principalele procedee aplicate practic sunt următoarele:1. Antrenarea cu vapori de apă.2. Extracţia cu grăsimi naturale.3. Extracţia cu solvenţi organici.4. Extracţia cu gaze lichefiate.5. Extracţia prin presare.6. Adsorbţia pe un material adsorbant.7. Procedee fizice de obţinere a aromelor din sucuri de fructe.

1. ADSORBŢIA PE UN MATERIAL ADSORBANT

Aplicarea industrială a acestui procedeu, sub numele de adsorbţie dinamică, se practică în ultimele decenii la unele flori din care odorantele nu se pot obţine decât prin enfleurage (iasomie, tuberoze etc.) sau (narcise, zambile, liliac).

Instalaţia constă din camere în care sunt depozitate florile pe rame suprapuse şi distante. În plafonul acestor încăperi sunt dispuse coloane umplute cu adsorbant. Pe la partea inferioară se insuflă aer iniţial purificat. Şi cu umiditate de 95 – 98%, temperatură 22 – 28oC, pentru a întreţine procesul de supravieţuire a florilor. Timp de insuflare a aerului – 24 ore.

Adsorbţia se face pe cărbune de lemn de mesteacăn. (150 – 200g parfum pentru un KG cărbune)

Desorbţia se realizează prin extracţie cu eter de petrol.

6

Florile descărcate de pe rame sunt extrase cu eter de petrol pentru obţinerea absolutului. Acest absolut se amestecă cu extractul din prima fază.

Procedeul prezintă unele avantaje faţă de extracţia pe grăsimi sau cu solvenţi deoarece:

- materia primă nu vine în contact cu absorbantul;- în timpul procesului se continuă procesele enzimatice de producere

a substanţelor odorante, deci randamente mai mari;- adsorbantul se poate regenera – economic de solvenţi.Dezavantajul constă în faptul că nu sunt extraşi componenţi cu

volatilităţi scăzute, fapt pentru care se continuă extracţia cu solvenţi.

2.2. Cărbunele activ

Cărbunele activ înlătură substanţele care afectează gustul, cum ar fi clorul şi compuşii clorinaţi. Cărbunele activ are o structură extrem de poroasă şi deci o suprafaţă foarte mare. Cînd intră în contact cu apa, se poate observa formarea unor bule de aer indicînd umplerea lentă a porilor cu apă.

Cărbunele activ în vinificaţie

Când se foloseşte cărbunele se are în vedere nu o limpezire ci o ameliorare de gust sau de culoare. Pentru îndepărtarea mirosului şi a gustului (miros de doagă,de mucegai,gust amar) se administrează doze mari ( 70-300 g/hl ). Pentru decolorarea vinurilor pătate se administrează cantităţi mai mici ( 30-80 g/hl).Se cântăreşte cantitatea de cărbune stabilită prin microprobe necesară vinului respectiv. Se amestecă cu vinul până când se obţine un amestec de consistenţa laptelui gros (bătut şi apoi se omogenizează cu vinul

7

din vas. Se amestecă energic vinul , de câteva ori pe zi, timp de 3 zile consecutiv, după care se lasă în repus 1-2 zile. Apoi vinul se trece în alt vas şi se limpezeşte prin cleire cu bentonită. Nu se lasă mai mult pe depozit pentru a evita trecerea substanţelor absorbite din nou în vin

Determinarea extractului cloroformic al substanţelor organice reţinute de cărbunele activ

Cărbunele activ adsoarbe un număr mare de compuşi organici din apă. După ce se trece peste cărbune activ o cantitate suficientă de apă, se ia cărbunele care a adsorbit substanţele organice, se usucă şi se extrage cu cloroform. Se elimină prin distilare cloroformul şi se cântăreşte reziduul de substanţe organice.

Metoda nu dă rezultate pentru materiile organice totale, deoarece nici cărbunele activ, nici cloroformul nu le extrag în întregime.

Metoda furnizează date orientative cu privire la impurificarea apelor cu poluanţi industriali. Reziduul obţinut poate fi supus unor analize ulterioare specifice.

2.3. Bentonita

Este o argilă coloidală şi este format dintr-un amestec de silicaţi de aluminiu, oxizi de Ca, Mg, Fe şi alcalii. Componentul principal este monomorilomitul, Al2O3 4SiO2 H2O.

Denumiri, sinonime: montmorillonit de sodiu, montmorillonit de calciu, saponit, montmorillonit (Na), montmorillonit (Ca),  bentonita, tailorit, pământul fuller's, wyoming bentonita sodică,  hectorit, argilă magmă de bentonită , bentonită sudică, tixoton, argilă de vulcan, bentonită vulcanică BC, wilkinit. Formula chimică : Al2O34SiO2H2ODenumire chimică: silicat de aluminiu hidratat sub formă originală în natură

8

Se prezintă sub formă de pulberi foarte fine, de culoare gri spre galben, verde sau roz, în funcţie din ce oxizi este compus, astfel încât oxizii principali sunt dioxidul de siliciu, şi oxidul de aluminiu. Pentru aprecierea culorii şi al calităţii se foloseşte aprecierea gradului de alb al bentonitelor, care este de 80% pentru cel american, iar 84% pentru cel italian. Se prezintă sub formă de pulberi solide şi au o capacitate mare de a absoarbe apă, se umflă şi îşi măreşte de mai multe ori volumul, chiar şi până de 10 ori.

Suspensiile de bentonită sunt stabile atât în mediu bazic cât şi cel acid, în

aceasta din urmă mai pronunţat. Bentonita se foloseşte pentru limpezirea

băuturilor alcoolice, în special al vinului şi al berii.

Există trei tipuri de bentonită, şi anume: bentonita calcică naturală sau calciu - montmorillonit bentonita sodică naturală sau sodiu - montmorillonit bentonite activate de sodiu, sau montmorillonit activat de sodiu

Domenii tipice de utilizare: - se utilizează ca adaos pentru nisipul de fundaţie, albirea argilei,

agenţilor de filtrare, împiedică pătrunderea apei, aditiv pentru materiale ceramice

- industria farmaceutică, industria alimentară, cosmetică şi produse de uz personal

- bentonita posedă proprietăţi thixotrope şi depozitează un strat, film subţire pe pereţii găuriţi, fapt ce conduce la transformarea fracţiunilor permeabile în fracţiuni permeabile.

- atât bentonita naturală cât şi cea sintetică sunt utilizate la prelucrarea nămolurilor, deşeurilor provenite din industrie.

Bentonita sodică

9

Bentonita sodică se dilată şi poate absorbi cu mult peste greutatea ei corporală. Este utilizat în special pentru stocarea straturilor de tip nămol, conglomerate din ulei, gaze şi industrii de purificare. Proprietatea de umflare deasemenea face ca bentonita să fie un strat excelent ca limpezitor, în special pentru limpezirea diferitelor lichide de importanţă alimentară (vin, bere, băutruri nealcoolice etc.) şi pentru îndepărtarea poluanţilor metalici din apele de adâncime. Alte utilizări includ formarea de pereţi de conglomerate, formând prin aceasta alte bariere impermeabile.

Bentonita calcică

Bentonita calcică nu are proprietăţi de umflare şi este vândută pe piaţa medicinală datorită proprietăţilor de purificare ale acesteia. De obicei se află dizolvată, combinată în apă şi face parte din aşa numita dietă  detox. Se crede că structura microscopică al bentonitei calcice absoarbe impurităţile, uşurând munca sistemului digestiv. Impurităţile sunt apoi excretate împreună cu bentonita.

De asemenea se cunoaşte faptul că triburile native din Africa de Sud, Africa şi Australia au folosit mult timp bentonita pentru acest scop. Pascalite, este denumirea comercială sub care se poate găsi bentonita calcică.

2.4. Kiselgurul

Ca origine este o rocă sedimentară silicioasă, formată prin depunerea unor alge microscopice monocelulare; diatomit; tripoli. Plantele marine, radiolarii si diatomeele absorb din apa acid sicilic coloidal, care apoi in organismul acestora se transforma in bioxid de siliciu.Dupa moarte, resturile acestor microorganisme cad la fundul marilor si formeaza kiselgurul- pamant de infuzii - care se prezinta ca o pulbere alba - cenusie.

10

2.5. Filtrul cu material adsorbant kiselgur utilizat în vinificaţie

Filtrul cu kiselgur foloseşte ca material filtrant pământul de infuzori (diatomita sau kiselgurul). Materialul folosit se introduce în aparat atât la începutul,cât şi în timpul lucrului. Filtrul este prevăzut cu un dozator,care asigură alimentarea sa continuă cu o cantitate reglabilă de kiselgur,aflat într-un vas de amestecare unde este menţinut în agitaţie continuă. Sitele filtrului, conice sau

discoidala,sunt confecţionate din oţel inoxidabil. Există şi filtre care folosesc pânza ca suport pentru colmatare. Acestea prezintă o serie de inconveniente în comparaţie cu filtrele cu site metalice şi se folosesc mai puţin.

Filtrele cu kiselgur au capacitate mare de lucru. Ele pot fi utilizate chiar şi pentru limpezirea vinurilor foarte tulburi, a musturilor sau a vinurilor cu fermentaţia încă neterminată. Prin construcţie ele pot fi golite şi spălate uşor, fără demontarea aparatului şi numai prin spălare cu un curent de apă introdus în sens invers (în contracurent). O mare importanţă în reuşita filtrării o prezintă calitatea materialului filtrant (diatomitei), care tebuie să aibă o porozitate corespunzătoare şi să nu cedeze vinului substanţe sau gusturi străine .

Filtrele cu plăci folosesc ca material de filtrare plăcile de azbest-celuloză , care se montează între ramele filtrului, confecţionate din materiale necorosive (oţel inoxidabil, aluminiu lăcuit, material plastic etc.).Ramele filtrului prezintă o serie de caneluri, care, prin montare, realizează în corpul

11

filtrului două circuite: uvul prin care este pompat vinul tulbure introdus în filtru şi altul prin care este colectat şi evacuat vinul limpede. Vinul tulbure este introdus prin canalul de alimentare, sub presiune, pătrunde prin plăcile filtrante, care reţin impurităţile(prin cernere şi adsorbţie) şi iese prin coloana de colectare a vinului limpede.

Productivitatea filtrului easte determinată de mărimea plăcilor (20 >< 20;40 >< 40; 60 ><60; cm.) şi de numărul lor.Ea poate fi mărită sau micşorată prin mărirea sau reducerea numărului de plăci şi rame care se montează.Gradul de filtrare este dat de diametrul porilor plăcilor filtrante: atunci când porii au diametrul mai mare, se realizează o filtrare mai “largă”, reţinându-se suspensiile mai grosiere, iar atunci când porii sunt cu diametru mai mic, se obţine o filtrare mai “strânsă”, ajungâhdu-se până la o filtrare sterilizantă.În funcţie de scop se folosesc plăci corespunzătoare; pentru filtrare “largă”, cele cu numere mici (K0 , K1, K2, K3); pentru filtrare "strânsa", cele cu numere mai mari (K5, K6, K7).

Filtrarea prezintă faţă de cleire următoarele avantaje:- limpezirea vinului se realizează mai repede şi mai sigur;- prin filtrare pot fi limpezite atât vinurile stabile, cu fermentaţia

încheiată, cât şi vinurile noi şi tulburi, care prezintă încă degajări de CO2 , precum şi vinurile bolnave care nu răspund la cleire.

2.6. Răşini schimbătoare de ioni

Utilizarea răşinei schimbătoare de ioni în detrminarea acidului lactic în producţia de lapte

Acidul lactic (I) este determinat în lapte după extragerea proteinelor prin adsorbţia pe răşină schimbătoare de anioni şi determinarea colorimetrică a acidului lactic cu p – hidroxidifenil (II). Adausul de 10 ml lapte, 10 ml hidroxid de sodiu 0,5N şi 10 ml soluţie sulfat de zinc 10 % neutralizată, diluată în 100 ml şi filtrată. 10-25 ml filtrat, amestecat cu 25 de g de răşină schimbătoare AMBERLITE IR-400, transferată într-o coloană 23012 mm, spălată cu 100 ml apă distilată. Separarea acidului lactic s-a făcut cu 25 ml carbonat de sodiu 0,1M. 1 ml eluat conţine: 1-15 g acid lactic (I) şi adăugându-se în tubul test o picătură CuSO4 5 H2O 5% şi 6 ml de acid sulfuric încălzit timp de 5 minute în baia de apă fierbinte, răcit la 30oC tratat cu două picături de soluţie 1,5% (II) în hidroxid de sodiu 0,5% lăsat circa 15 min. la cald în baia de apă fierbinte şi răcit.

12

Măsurarea culorilor în spectrofotometria Spkker cu filtru 605. Acidul acetic şi produsele fermentate a Streptococcus diacetilactic nu interferează. Valorile raportate sunt 0,08 mg/ml lapte; 0,17 mg/ml (whey?) şi 6,2 mg/g brânză.

Absorbţia glucozei pe o răşină schimbătoare de anioni cu o bază slabă

T.H. Reynolds (div. food preservation and transport, c.s.i.r.o., homebush, australia)

Trecerea amestecului sintetic a zahărului [glucoză (I), fructoză] şi acid [malic, citric, quinic (II), galacturonic (III), fosforic] simultan în compoziţia acestora din pere şi piersici după extragerea cationică, directă în AMBERLITE IR-4B şi spălarea spălarea cu apă este demonstrată. I,II,III, sunt reţinute după mai multe spălări. Mai mult de 1% din glucoza (I) este trecută în răşină care poate fi adsorbită dar poate fi eludată prin spălare directă cu acid clorhidric2N.

2.7. Silicagelul

Gelul de silice-material este un material granular cu porozitate mare obţinut prin deshidratare in condiţii speciale a gelului de bioxid de siliciu ,folosit ca adsorbant şi ca purtător de catalizatori .

Silica Gelul este un silicat amorf, un material dur si translucid, format din granule de dimensiuni diferite în care exista un numar foarte mare de pori microscopici. Avînd o densitate medie de 600 g/l, se preteaza folosirii în medii cu umiditate medie si timp de acţiune foarte lung. Când controleaza umezeala, silicagelul acţioneză ca un burete, care la o temperatura de 24ş C si umiditate relativa de 20%, poate absorbi 25% din greutatea lui în apa. Spre deosebire de un burete însa, silicagelul ramâne uscat chiar si la capacitatea maxima. Cu cât umiditatea relativa este mai mare, silicagelul absoarbe mai multa apa, iar în plus, cantitatea de apa absorbita creşte cu cât perioda de timp este mai mare.

13

Aplicaţiile produsului cuprinde o largă gama de domenii industriale, unde procesele tehnologice sunt efectuate în condiţii speciale cu umiditate scăzută.

Caracteristici 1-2 mm 2-6,3 mm 6,3-12 mmGranulatie %min 95 95 95Umiditate %max 5 5 5Rezistenta mecanica %min 92 92 92Densitate g/dm˛,min 600 600 600Higroscopicitate %min    - La 20°C; RH 20% 14 14 14- La 20°C; RH 50% 28 28 28- La 20°C; RH 90% 35 35 35

Silicagelul macroporos este un material dur de culoare alb mat, format din granule de dimensiuni diferite, cu un numar mare de pori cu dimensiuni mai mari ca la silicagelul microporos. Densitatea medie este 400 g/l, ceea ce-i confera o putere mare de absorţie acolo unde umiditatea relativa este foarte mare, dar într-un timp foarte scurt. Datorita caracteristicilor lui net superioare se utilizeaza în domenii speciale:

- la transportul gazelor naturale, unde are un caracter de selectivitate absorbind remarcabil si impuritaţile din apa;- absoarbe hidrocarburile din ulei;- este un catalizator chimic în petrochimie si rafinarea uleiului;

14

- purificrea gazelor speciale;- depozitarea bateriilor cu acid;

Caracteristici 1-2 mm 2-6,3 mm 6,3-12 mmGranulatie %min 96 94 92Umiditate %max 5 5 5Rezistenta mecanica %min 80 80 80Densitate g/dm˛,min 400 400 400Higroscopicitate %min    - La 20°C; RH 20% 18 18 18- La 20°C; RH 50% 32 32 32- La 20°C; RH 90% 60 60 60

Este numit şi indicator de umiditate. În cazul acestui tip de silicagel, particulele de gel sunt impregnate cu o substanţa indicator, care în cazul de faţa este cobaltul. În lipsa umiditaţii granulele sunt transparente, de culoare albastră, iar din momentul în care granula absoarbe umiditate se decoloreaza spre mov. La schimbarea culorii în roz, rezulta ca silicagelul a ajuns la capacitatea maxima de absorţie fiind saturat complet de apa, urmînd a fi înlocuit. Acest tip de silicagel poate fi folosit în aplicaţii industriale ca si absorbant de umiditate, dar poate fi folosit si ca indicator de umiditate pentru alte domenii.

15

.3.Variane tehnologice

3.1. Obţinerea bentonitei

Bentonita este obţinută prin colectarea produsului brut sub formă de conglomerate, care trec mai departe spre purificare şi mărunţire sub formă de granule sub diferite forme sau soluţii diluate. Tipurile de produs finit de bentonită sunt prezentate în anexă, precum şi maşina de escavare-colectare al bentonitei din mine. Soluţii de industrie de obţinere a bentonitei:

Sisteme de descărcare al bentonitei şi răşinilor au următoarele inovaţii:

- costuri mai scăzute decât instalarea mecanică- instalare simplă şi flexibilă - prafurile de bentonită, argilă sunt utilizate 100% în proces- randament mare de obţinere- procesul este automatizat, continuu.-

Soluţii de industrie de obţinere a bentonitei şi al argilelor

3.2. Coloane de adsorbţie cu cărbune acitv

În procesul de adsorbţie un material solid este folosit în vederea îndepărtării stratului solubil din materialul supus filtrării. În acest proces în cazul nostru de discuţii acest solid este cărbunele activ. Cărbuele activ este

16

produs în aşa fel încât să asigure o suprafaţî internă de adsorbţie suficient de ridicată (între 500 - 1500 m2/g).

Această suprafaţă mare de adsorbţi face ca, cărbunele activ să fie un excelent mediu de adsorbţie. Acesta este disponibil în două variante: pudră (PAC) şi granular (GAC).

Varianta sub formă de granule este utilizat mai ales în tratamentul apelor şi poate absorbi următoarele substanţe solubile:

Cărbune active FA 100

Descriere: Activat în prezenţa aburilor, cărbune activat sub formă granulară şi este recomandat mai ales pentru declorinarea şi purificarea atât al apelor tehnologice cât şi al apei potabile.

CARACTERISTICI TEHNICE

Gradul de mărunţire 8 x 30 Mesh>8 (2.36 mm)<30 (0.6 mm)

ASTM D 28625% max4% max

Densitate aparentă, g/l 500 ± 30 ASTM D 2854

Umiditate per ambalaj, % < 2 ASTM D 2867

Duritate, % > 90 ASTM D 3802

Număr abraziv, % > 80 AWWA B 604/74

Număr de iod, % > 850 AWWA B 604/74Număr de albastru de metilen, %

> 20 Spectrophotometric

Jumătate de lungime de Cl, cm

2,9 DIN 19603

În figura de mai jos este prezentat izoterma de adsorbţie specifică al cărbunelui activ.

17

Pe axa orizontală se găseşte concentraţia iar pe axa verticală se poate găsi necesarul de cantitate de carbon. În vederea optimizării coloanei de adsorbţie cu cărbune activ acest grafic poate fi de mare folos.

În punctul C3 coloana începe să se golească iar în apropierea punctului C4 coloana de absorbţie nu se mai purifică. Între punctele C3 şi C4 este nevoie ca coloana să fie regenerată.

3.3. Instalaţii de monofiltrare prin suporturi de filtrare şi de

adsorbţie

18

Instalatii cu membrana ENVOPUR®

Instalatiile seriei de produse ENVOPUR® acopera spectrul larg tehnicii de separare cu membrane pentru tratarea sau epurarea apei. Domeniul de aplicare este unul foarte larg si si-a demonstrat eficacitatea in decursul anilor.

De multe ori sunt posibile solutii optime numai prin combinarea tehnologiilor.

Principalele avantaje ale filtrelor prin membrană sunt următoarele:- elimină costurile în cazul unei încălziri sau preâncălziri- eficienţă mare al particulelor îndepărtate nu este necesar o

recirculare al produsului filtrat.Principiul tehnologic:

Prin filtrarea cu membrane se separa si se concentreaza materii dizolvate sau nedizolvate dintr-un flux de apa in conditii de presiune. Marimea porilor membranelor este decisiva in separarea anumitor substante. In functie de componentele fluxului precum si de calitatea efluentului , isi pot gasi aplicarea mai multe tipuri de membrane.Tabel 1.

Tipul procesului

ProdusSeparare(µm)

Greutate moleculara(Da)

Tipul particulei

Osmoza inversa ENVOPUR NUO/HUO

0,001 – 0,0001

< 100 ionogen

Nanofiltration ENVOPUR® NFI

0,01 – 0,001

100 – 1 000 molecular – macromolecular

Ultrafiltration ENVOPUR® UFI

0,1 – 0,011 000 – 500 000

colloidal – macromolecular

19

Microfiltration ENVOPUR® MFI

< 0,9 > 500 000 colloidal – micro-dispersed

Elektrochemicaldeionisation

ENVOPUR® EDI

< 0,9 > 500 000 colloidal – micro-dispersed

Tabel 2.Principalele dimensiuni ale porilor

Numărul de ordine   Descriere Ambalare

AC003R010.03 μm, 200 m, lungime lineară ()

1/pkg

AC010R01 0.1 μm, 200 m, 1/pkgAC020R01 0.2 μm, 200 m, 1/pkgAC045R01 0.45 μm, 200 m, 1/pkgAC065R01 0.65 μm, 200 m, 1/pkgAC080R01 0.8 μm, 200 m, 1/pkgAC120R01 1.2 μm, 200 m, 1/pkgAC500R01 5.0 μm, 200 m, 1/pkg

 

Tabel 3. Dimensiunea porilor membranelor disponibile sub formă de disc

Numărul de ordine Descriere Ambalare

AC010DA30.1 μm, 13 mm, diametru ()

100/pkg

AC010DB3 0.1 μm, 25 mm, 100/pkgAC010DC3 0.1 μm, 47 mm, 100/pkgAC010DD3 0.1 μm, 90 mm, 100/pkgAC010DD2 0.1 μm, 90 mm, 50/pkg.AC010DE1 0.1 μm, 142 mm, 25/pkg. AC010DF1 0.1 μm, 293 mm, 25/pkg.AC020DA3 0.2 μm, 13 mm, 100/pkgAC020DB3 0.2 μm, 25 mm, 100/pkgAC020DC3 0.2 μm, 47 mm, 100/pkgAC020DD3 0.2 μm, 90 mm, 100/pkgAC020DD2 0.2 μm, 90 mm, 50/pkg.AC020DE1 0.2 μm, 142 mm, 25/pkg. AC020DF1 0.2 μm, 293 mm, 25/pkg.

20

AC045DA30.45 μm, 13 mm, diametru

100/pkg

AC045DB3 0.45 μm, 25 mm, 100/pkgAC045DC3 0.45 μm, 47 mm, 100/pkgAC045DD3 0.45 μm, 90 mm, 100/pkgAC045DD2 0.45 μm, 90 mm, 50/pkg. AC045DE1 0.45 μm, 142 mm, 25/pkg. AC045DF1 0.45 μm, 293 mm, 25/pkg. AC065DA3 0.65 μm, 13 mm, 100/pkgAC065DB3 0.65 μm, 25 mm, 100/pkgAC065DC3 0.65 μm, 47 mm, 100/pkgAC065DD3 0.65 μm, 90 mm, 100/pkgAC065DD2 0.65 μm, 90 mm, 50/pkg. AC065DE1 0.65 μm, 142 mm, 25/pkg. AC065DF1 0.65 μm, 293 mm, 25/pkg. AC080DA3 0.8 μm, 13 mm, 100/pkgAC080DB3 0.8 μm, 25 mm, 100/pkgAC080DC3 0.8 μm, 47 mm, 100/pkgAC080DD3 0.8 μm, 90 mm, 100/pkg AC080DD2 0.8 μm, 90 mm, 50/pkg. AC080DE1 0.8 μm, 142 mm, 25/pkg. AC080DF1 0.8 μm, 293 mm, 25/pkg.

3.4. Instalaţii de ultrafiltrare

Pentru studierea procesului de ultrafiltrare sunt prezentate două instalaţii pilot (fig. 11; 12) care au următoarele caracteristici: Instalaţia I. - suprafaţa membranelor 0,5 m2; - viteza fluxului tangenţial, nu mai puţin 3,0 m/s; - debutul suspenziei iniţiale la un element de ultrafiltrare 10,9 m3/h; - presiunea la suprafaţa membranei 0,2 MPa; - debutul de filtrare specific, nu mai puţin 48 dm3/m2.h;

21

Schema hidraulică a instalaţiei de ultrafiltrare UF I Specificarea instalaţiei I: l — modul pentru ultramembrană; 2 — pompă; 3 — rezervor pentru

suspensia iniţială; 4 — rezervor pentru permeat; 5 — manometre; 6 — termometre; 7 — robinete.

Instalaţia II - suprafaţa membranelor 9 m2; - viteza fluxului tangenţial, nu mai puţin 4,7 m/s; - debutul suspnesiei iniţiale la un element de ultrafiltrare 17 m3/h; - presiunea la suprafaţa membranei 0,3-0,4 MPa; - debutul de filtrare specific, nu mai puţin 50 dm3/m2.h.

22

Schema hidraulică a instalaţiei de ultrafiltrare UF II Specificarea instalaţiei II: l — rezervorul de recirculaţie; 2 — rezervorul pentru soluţia de

regenerare; 3 — robinete; 4 — manometru; 5 - pompa; 6 — module pentru ultramembrane; 7 — contor pentru lichid; 8 — termometru; 9 — schimbător

de căldură; 10 — filtru.

23

.4.Aplicaţii în domeniul alimentar şi industria de epurare al

apelor tehnologice

4.1. Filtrarea, limpezirea berii

Tehnici de filtrare al berii

Independent de metodele de limpezire şi stabilizare folosite, ele trebuie completate prin procese de reţinere mecanică a particulelor în suspensie din bere, folosind tehnici de filtrare. Aceste operaţiuni se realizează cu mai multe tipuri de filtre, toate funcţionând pe principii de adsorbţie şi reţinere mecanică prin aluvionare sau trecere prin materiale de reţinere sub formă de plăci, mase sau membrane. Eficienţa filtrării depinde în primul rând de filtrabilitatea berii şi de tehnica aplicată şi mai puţin de caracteristicile constructive ale filtrului.

Filtrarea aluvionară. Acest tip de filtrare presupune trecerea berii împreună cu materialul filtrant dozat continuu printr-un pat aluvionar de kiselgur, prin site metalice, materiale poroase, pânze sau cartoane de bumbac, care nu au alt rol decât de suport de reţinere a masei filtrante. Pe măsura avansării procesului de filtrare, creşte continuu grosimea stratului filtrant şi presiunea de la 0,5 bar până la circa 2,5 bar. Particulele de tulbureală se înglobează treptat în turta crescândă de filtru, evitându-se colmatarea. Masa filtrantă este constituită de preferinţă din kiselgur, cu sau fără adaus de materiale adsorbante.

Prealuvionarea. Aceasta are drept scop asigurarea patului filtrant uniform pe suportul permeabil de susţinere a kiselgurului şi a substanţelor de tulbureală. Pentru reuşita prealuvionării este necesară o dezaerare prealabilă. În caz contrar apar crăpături sau punţi preferenţiale în stratul filtrant. În ceea ce priveşte tehnica optimă de aluvionare, aceasta presupune o prealuvionare în două straturi, dintre care primul alcătuit din kiselgur grosier (circa 2/3 din cantitatea prealuvionată) şi al doilea, dintr-un amestec de mai multe tipuri de kiselgur cu permeabilitate similară cu cea folosită pentru filtrarea propriu-zisă. După terminarea prealuvionării se continuă filtrarea prin aluvionare de kiselgur la doza 70-100g/hl, urmărindu-se ca rezistenţa la filtrare, respectiv pierderile de presiune în filtru să nu depăşească 0,2-0,3 bar şi h. În astfel de condiţii, după o durată de 8 h de filtrare, presiunea la intrare în filtru trebuie să ajungă la circa 2 bar. Dacă diferenţa de presiune creşte mai mult filtrul se

24

va epuiza prea repede, denotând că stratul filtrant este prea puţin permeabil sau că doza este eronată. Către sfârşitul operaţiei de filtrare diferenţa de presiune creşte mai mult.

De cele mai multe ori eficienţa filtrării se determină atât prin măsurarea turbidităţii cât şi prin determinarea numărului de celule de drojdii din berea filtrată. Se urmăreşte ca numărul maxim de celule să fie mai mic de 5/100 ml.

Filtrarea prin straturi. Se bazează pe trecerea berii prin straturi de reţinere a substanţelor în suspensie. Această tehnică se foloseşte, de regulă pentru filtrarea fină a berii, fiindcă productivitatea este foarte mică şi apare pericolul de colmatare permanentă a straturilor. La tehnicile moderne de filtrare prin plăci, se folosesc straturi filtrante compuse din amestec de celuloză, azbest şi kiselgur. Cu cât gradul de fineţe urmărit prin filtrare este mai ridicat, cu atât proporţia de azbest din amestec creşte, ea ajungând până la 50%.

În funcţie de gradul de fineţe urmărit la filtrarea fină aceasta se clasifică astfel:

- sterilizantă, capabilă să reţină celulele de drojdii şi bacterii. Se pot realiza productivităţi de 1-1,3 hl/m2 şi h, stratul filtrant se colmatează după trecerea a 8-15 hl/m2 suprafaţă filtrantă, după care plăcile trebuie înlocuite;

- avansată, permiţând reţinerea celulelor de drojdii şi micşorarea conţinutului de bacterii. Productivităţile realizate sunt similare ca la filtrarea sterilizantă, dar epuizarea are loc după 30-40hl/m2;

- fină, asigurându-se eliminarea a 90-100% din capacitatea de drojdii. Se realizează productivităţi de 1,3-1,5 hl/m2 şi h. Cantitatea de bere ce poate fi filtrată printr-un m2 de strat este de 60-90 hl;

- de luciu, la productivităţi de 2 hl/m2 şi h. Stratul se epuizează după trecerea a 150 hl/m2.

Tot în categoria filtrării prin straturi se poate încadra şi cea cu membrane. Se folosesc membrane rotunde din ester de celuloză cu o porozitate fină, corespunzătoare la mărimi ale porilor între 0,01-5. Structura porilor este în formă de fagure.

În cazul filtrărilor sterilizante se folosesc membrane cu porii de 0,8-1,2. Productivitatea este de până la 200 hl/m2·h şi durata de utilizare până la epuizarea membranei de 1300-2000 hl/m2. Aceste membrane, ca de altfel şi plăcile de filtrare, nu pot fi în general regenerate. Instalaţiile se construiesc la productivităţi de până la 200 hl/h.

Pentru limpezirea berii se pot utiliza filtrele uzuale din industria alimentară în execuţie antiacidă, pentru a preveni apariţia de reacţii chimice

25

nedorite. Se folosesc în special filtre de tipul filtrelor prese sau asemănătoare, cu rame şi plăci, precum şi filtre de tip cazan.

La filtrele care funcţionează pe principiul aluvionării sunt necesare dozatoare de kiselgur, de preferinţă sub formă de pompe cu membrană.

Filtrele cu rame sau plăci posedă elemente filtrante cu dimensiuni de până lx1 m. În majoritatea cazurilor aceleaşi construcţii de filtre pot fi dotate fie cu rame şi plăci pentru filtrarea aluvionară, fie cu plăci pentru filtrare prin straturi.

Există şi filtre combinate cu rame şi plăci, care permit limpezirea berii în două etape în aceeaşi instalaţie, efectuând filtrarea grosieră şi fină.

4.2. Aplicaţii în decolorarea uleiurilor

Atât pentru uleiurile comestibile cât şi pentru anumite tipuri de uleiuri thenice (de exemplu cele pentru industria de lacuri şi vopsele), Culoarea este unul dintre indicatorii majori de calitate. Ca urmare, operaţia de decolorare (de albire) are o importanţă deosebită şi trebuie executată cu foarte multă atenţie.

Culoarea este conferită pe de o parte de pigmenţii extraşi din seminţe, iar pe de altă parte de substanţele colorate formate pe parcursul prelucrării. Aşa cum s-a arătat, o parte din aceste substanţe se elimină la neutralizare, cantitatea fiind cu atât mai mare cu cât soluţiile de NaOH sunt mai concentrate şi cu cât acestea sunt folosite într-un exces mai mare. Clorofila se hidrolizează în mediu bazic şi se elimină parţial sub forma unor compuşi solubili în apă; o parte din carotine se adsorb în szoapstocK. O parte însemnată din substanţele colorate rămâne însă în ulei fiind necesară eliminarea acestora printr-un procedeu specific. În industrie se aplică două procedee de decolorare: procedeul fizic (adsorbţie pe solide) şi procedeul chiimic (transformarea grupelor cromofore în grupe incolore prin reducerea sau distrugerea acestora prin oxidare). Procedeul chimic se foloseşte de obicei pentru decolorarea uleiului tehnic puternic colorate, fiind însă interzis pentru uleiurile comestibile. Uleiurile care se hidrogenează se decolorează de obicei după saturare, deoarece substanţele colorate care conţin în moleculă grupe cromofore hidrogenabile, adiţionează hidrogen şi îşi caracterul cromatofor.

Decolorarea are ca efect secundar o îndepărtare din ulei a urmelor de mucilagii, a substanţelor proteice şi a resturilor de săpun, iar în cazul

26

aplicării procedeului după hidrogenare şi a urmelor de catalizator rămase în ulei.

Procesul de absorbţie se studiază la alte discipline aşa că, în cele ce urmează se vor face referire în special la aspectele specifice uleiurilor.

Caracteristicile materiei prime sunt foarte importante pentru randamentul decolorării. Cantitatea de pigmenţi variază cu tipul uleiului, condiţiile de depozitare şi modul de tratare înainte de decolorare.

Se poate observa şi efectul favorabil al neutralizării asupra decolorării, însă subliniat că prezenţa urmelor de fosfatide şi de săpun afectează puternic capacitatea adsorbantă a solidului folosit la decolorare: acestea se adsorb preferenţial blocând adsorbantul.

Mai mult, acizi liberi din săpun sunt eliberaţi din săpunurile adsorbite pe suprafaţa adsorbantului determinând o creştere a acidităţii libere a uleiurilor cu până la 0,1%. Întrucât grupele polare se adsorb preferenţial faţă de cele nepolare, starea de oxidare a materiei este un alt factor care influenţează procesul de decolorare.

Pentru a reduce ponderea reacţiilor de oxidare, se recomandă efectuarea decolorării imediat după uscare, întrucât în acest timp scade cantitatea de aer dizolvată în ulei (solubilitatea maximă a aerului în ulei 8% volum). Folosirea unui pământ decolorant proaspăt calcinat are un efect similar, întrucât calcinarea reduce cantitatea de aer reţinută de adsorbant.

Caracteristicile adsorbantului influenţează puternic procesul de decolorare. Fiecare adsorbant solid este caracterizat de o capacitate de adsorbţie: depăşirea acesteia reduce eficienţa procesului în timp ce utilizarea unor adsorbanţi având capacităţi de adsorbţie mai reduse consumul specific şi implicit pierderile de ulei. Capacitatea maximă de adsorbţie corespunde unui anumit conţinut de umiditate a adsorbantului: pentru anumiţi cărbuni activi, capacitatea maximă se obţine la umidităţi de peste 10%, în timp ce pământurile decolorante ating maximul de capacitate la umidităţi mai mici de 5%, fiind recomandată calcinarea prealabilă care le poate mări capacitatea de adsorbţie cu 10 – 15%.

Temperatura de decolorare trebuie corelată cu presiunea din instalaţie: astfel pentru uleiurile comestibile temperatura optimă este de 85 – 90oCla o presiune reziduală maximă de 60 mm Hg. Timpul de contact, pentru care se asigură o eficienţă maximă a procesului, este de 15 – 30 minute la operarea discontinuă şi câteva minute la operarea continuă. Prelungirea timpului de contact peste celk optim are un efect nefavorabil; pigmenţii adsorbiţi trec de pe suprafaţa adsorbantului înapoi în ulei, fenomen cunoscut în practică sub numele de reversia culorii.

27

În instalaţiile discontinue după încălzire uleiul în aparat (universal sau de uscare albire) şi reglarea temperaturii şi presiunii, suspensia de adsorbant preparată în prealabil se introduce în una sau două etape sub agitare constantă, care se menţine pe toată durata operaţiei.

În instalaţiile continue, suspensia se prepară într-un malaxor auxiliar în paralel cu procesul principal. Decolorarea se realizează în două etape succesive care au loc în două aparate distincte. Uleiul preîncălzit şi suspensia sunt introduse la partea superioară a reactorului de decolorare preliminară FIG …, unde sunt dispersate pe peretele aparatului cu ajutorul unoor discuri deflectoare montate pe agitator.

După ce se scurge pe perete, amestecul se acumulează în jumătatea inferioară a reactorului, fiind menţinut sub agitare intensă o perioadă determinată. Apoi amestecul este trimis la reactorul de decolorare finală, în care curge pelicular pe pereţi, după ce a fost dispersat cu ajutorul unui dispozitiv specializat. Amestecul este preluat cu pompe de la baza celui de al doilea reactor şi trimis la filtrare.

Filtrele Niagara, care sunt folosite în ţara noastră, constau din elemente filtrante dreptunghiulare, inegale, montate vertical într-o carcasă cilindrică.

28

Schemă bloc de operaţii pentru obţinerea uleiului rafinat decolorat folosind sisteme adsorbante, pământuri decolorante

29

Dezodorizare

Vinterizare

Decolorare

Uscare

Separare apă

Spălare

Separare soapstock

Apă

Soapstock

Ape reziduale

Adsorbant Adsorbant uzat

Ceruri, trigliceride solide, ulei

Odorante, acizi graşi, ulei

Dezmucilaginare

Ulei brut

Neutralizare

Separare apă

Spălare

Separare mucilagii

Soluţie alcalină

Ape reziduale

Apă

Apă sau soluţie acidă

Mucilagii

Ulei rafinat

4.3.Aplicatii în domeniul epurării apelor tehnologice uzate

Metode pentru îndepărtarea impurităţilor gazoase sau sub formă de vapori. Absorbţia în lichide este cea mai curentă metodă de purificare a gazelor reziduale. Este metoda utilizată în industrie pentru reţinerea oxizilor de azot a oxizilor de carbon, de sulf, hidrogen sulfurat şi sulfuri, vapori de acizi (clorhidric, sulfuric, fluorhidric), compuşi organici toxici (fenoli, aldehide, cetone etc.). absorbţia se bazează pe dizolvarea fizică selectivă a poluanţilor sau pe reacţia componentului toxic cu soluţia. Procesul este ciclic, absorbţia fiind urmată de desorbţie, cu regenerarea solventului. Se folosesc o gamă largă de metode şi solvenţi sau soluţii, în funcţie natura poluantului. Principalii solvenţi utilizaţi în evacuarea gazelor reziduale sunt: apa, apa amoniacală, soluţii de manganat sau permanganat de potasiu etc. absorbţia se realizează în tunuri de absorbţie prin stropire sau în coloane cu umplutură sau cu talere. Selectivitatea solventului este specifică pentru eliminarea fiecărui gaz rezidual în parte. Astfel, pentru epurarea gazelor ce conţin hidrogen sulfurat se utilizează soluţii de carbonaţi ai metalelor alcaline, suspensii de hidroxid de calciu, soluţii de tioarseniat de sodiu, carbonat de sodiu, hidroxid feric, etanlomine etc. O schemă de epurare a gazelor reziduale ce conţin hidrogen sulfurat, cu soluţie de tioarseniat, după procedeul Thybox, este reprezentată în fig. următoare.

Schema instalaţiei de eliminare a H2S din gaze pe absorbţie (procedeul Thybox)

30

1 – coloană de absorbţie; 2 – separator de picături; 3 – ventil de reglare; 4 – preîncălzitor; 5 – coloană de regenerare (desorbţie şi oxidare); 6 – vas

colector de spumă; 7 – filtru rotativ.

În coloana de absorbţie, care este o coloană cu umplutură, soluţia circulă în contracurent cu gazele, iar hidrogenul sulfurat este reţinut prin reacţia:

Na2As2S5O2 + H2S Na4As2S6O + H2O

Absorbţia se realizează la presiunea atmosferică sau până la 30 atm şi temperaturi de 20 – 30o C. după absorbţie, soluţia se încălzeşte la cca. 43o C şi este trimisă la partea inferioară a coloanei de regenerare. Regenerarea se realizează cu ajutorul aerului introdus la baza coloanei, aer care are un dublu rol, agent de oxidare după reacţia:

Na4As2S6O + 1/2O2 Na4As2S5O2 + S

cu formarea sulfatului, şi agent de flotare pentru sulf care se adună la suprafaţa soluţiei sub formă de spumă. Atât reacţia de reţinere a agentului sulfurat la absorbţie, cât şi cea de oxidare cu formarea sulfului au loc viteze mari în condiţiile de operare a instalaţiei. Se realizează grade de epurare a H2S de 90 – 99%. Sulful se separă prin filtrare. Gazul depurificat trece peste stratul de adsorbant cu viteze de 0,3 – 0,5 m/s. regenerarea adsorbantului se realizează cu abur, aer sau gaz inert. Mai moderne sunt instalaţiile de epurare a gazelor prin adsorbţie în coloane cu strat fluidizat. Pentru adsorbţia hidrogenului sulfurat din gazele reziduale se utilizează oxizi sau hidroxizi de fier, zinc cupru şi mai recent zeoliţi sintetici. Adsorbţia, ca şi regenerarea adsorbanţilor sunt de fapt procese chimice. De exemplu, la utilizarea ca adsorbant a hidroxidului feric au loc reacţiile:

2Fe(OH)3 + 3H2S Fe2S3 + 6H2O

2Fe(OH)2 + 3H2S 2FeS + 6H2O + S

Cea de a doua reacţie devine importantă la valori scăzute ale pH-ului. Regenerarea se realizează cu oxigen atmosferic şi umiditate:

2Fe2S3 + 6H2O + 3O2 4Fe(OH)3 + 6S

31

4FeS + 6H2O + 3O2 4Fe(OH)3 + 4S

Adsorbţia se poate realiza într-un strat sau în mai multe straturi, în strat fix sau fluidizat. Când se lucrează în strat fix, epurarea se realizează la 25 – 30o C, iar în strat fluidizat la 300 – 400o C, temperatură la care are loc o creştere a vitezei de reacţie.

4.4. Bentonita utilizată în vinificaţie şi industria berii

Este folosit datorită proprietăţii de a-şi mări volumul aparent prin fixare, adsorbţie de proteine şi proprietatea de a flocula în prezenţa electroliţiior. Efectul de limpezire diferă de la un vin la altul, astfel încât putem spune că de obicei se limpezesc bine vinurile provenite de la struguri sănătoşi, pogate în proteine, deoarece în floculele formate în urma coagulării bentonitei cu aceste proteine, se intercaleaqză şi altre particule, care de fapt sunt responsabile pentru tulburarea vinului. Nu se pot bentoniza vinurile atacate de mucegaiuri sau putregaiuri. Acest efect de îndepărtarea proteinelor din vin este atât de importantă încât în tehnologiiile moderne pentru acest scop se foloseşte numai bentonita.

Acesata este considerată cea mai simplă şi mai economică metodă. Previne atât casarea proteică cât şi cea cuproasă. Aceasta din urmă se realizează prin eliminarea proteinelor din vin, care repreezintă un suport pentru apariţia casării cuproase. În ceea ce priveşte casarea ferică, bentonita nu reprezintă o soluţie. Tratamentul cu bentonită asigură între-o anumită măsură asigurarea stabilităţii vinului prin eliminarea a 80% din microorganismele de producţie.

Momentul adăugări soluţiei de bentonită este un parametru căreia trebuie acordat o atenţie sporită. Tratamentul cu bentonită contribuie parţial la asigurarea stabilităţii biologice prin eliminarea microorganismelor din vin în proporţie de peste 80% Momentul bentonizării e bine să fie ales cât mai aproape de momentul formării vinurilor şi nu mai târziu. Aplicată la scurt timp după terminarea fermentaţiei alcoolice, bentonizarea favorizează o bună evoluţie a vinurilor, permiţând totodată livrarea timpurie în consum. Administrarea bentonitei, în vinuri deja mature, e mai puţin recomandabilă, deoarece, pe de o parte bentonita modifică nefavorabil însuşirile lor organoleptice, iar pe de alta, după bentonizare, vinurile păstrează mult timp o uşoară tulbureală, greu de înlăturat, chiar şi prin filtrare.

Bentonita poate fi încorporată în vin sub formă de praf, granule sau ca lapte de bentonita. Administrarea ca praf sau granule, adică sub formă de

32

bentonită negonflată, se practică foarte rar, din cauză că rezultatele sunt modeste, iar consumul de energie este ridicat. Bentonita este unul dintre agenţii de limpezire cei mai utilizaţi atât la scară industrială cât şi pentru amatori.

Deşi bentonita are o acţiune de limpezire relativă pentru vinurile dulci, totuşi efectul bentonitei asupra viitorului vin este de neânlocuit. Se ştie că vinul are în componenţa lui o serie de substanţe azotoase care servesc ca mediu nutritiv pentru bacterii şi drojdii.

De asemenea, vinul are o serie de compuşi pe bază de cupru dizolvaţi în vin. Dacă vom elimina o parte din aceste elemente vom evita o eventuală fermentare sau tulburare a vinului. Acest lucru îl realizam prin tratamentul cu bentonită. Un vin tratat cu bentonită va deveni un vin stabil şi se va tulbura greu.

Pe plan internaţional, tratamentul cu bentonită a vinului constituie o condiţie de calitate riguros impusă. Se folosesc 30-120 g bentonită la 100 litri vin în funcţie de felul vinului. Dacă vinul este sec se va folosi bentonită mai puţină; în cazul limpezirii vinurilor dulci se va folosi o cantitate mai mare de bentonită.

Gelul de bentonită utilizat în vinificaţie

Gelul de bentonită se prepară în vase de lemn sau masă plastică, porţelan sau sticlă. Sunt necesare 10 g praf de bentonită pentru 90 g de apă; deci 100 g bentonită pentru 900 g apă. Într-un vas cu apă caldă se adaugă progresiv praf de bentonită, amestecându-se foarte bine pentru a obţine un gel uniform. Acest gel se amesteca bine cu circa 7 litri vin până se obţine o masă omogenă. Amestecul se filtrează şi se adaugă în vinul de tratat.

Amestecul se omogenizează bine, iar vasul se lasă în repaus circa 15 zile după care se "trage"' de pe depozit în alt vas. În cazul tratamentului cu bentonită temperatura va trebui să fie mai ridicată spre deosebire de celelalte cleieri. Deci, pentru bentonizare va trebui să avem în vin temperatura de 20°C. La vinurile dulci, în cazul în care limpezirea nu a avut loc complet, după bentonizare va urma o filtrare. Dozele de bentonită diferă în funcţie de categoria de vin, aspectul general al produselor şi nivelul constituenţilor ce urmează a fi diminuaţi.

Dozele utilizate în practica se stabilesc pe baza de microprobe pentru fiecare lot de vin.

Doze de aditivare al bentonitei

33

În prezent, reglementările privind siguranţa utilizării de aditivi alimentari sunt emise de Comunitatea Europeană. Analiză şi evaluarea siguranţei pentru consum este realizată de un grup de experţi independenţi reuniţi în cadrul Comisiei Ştiinţifice pentru Produse Alimentare (Scientific Committee on Food) care raportează Comisiei Europene. Aditivii alimentari sunt autorizaţi numai după ce au fost analizaţi şi evaluaţi din punctul de vedere al sigurantţei pentru consum. Procedura de testare este riguroasă şi urmăreşte obţinerea de informaţii privind posibilele efecte pe termen scurt, mediu sau lung ca urmare a consumului prelungit de produse ce conţin aditivi alimentari. De cele mai multe ori cercetările de acest tip pot dura câteva luni sau chiar câţiva ani, în funcţie de aditivul care este testat. Metodele de cercetare a aditivilor alimentari (raport al Organizaţiei pentru Alimente şi Agricultură (Food and Agriculture Organisation) şi al Organizaţiei Mondiale a Sănătăţii (World Health Organisation), 53/593-1974) constau în: studii la toxicitate acută; studii biochimice; studii de toxicitate pe termen scurt şi lung; studii speciale ce cuprind investigaţii asupra reproducţiei, embriotoxicităţii, teratogenităţii, mutagenităţii şi, iîn final, observaţii la om. De asemenea, testele răspund la întrebări de tipul: "Este acest aditiv toxic?", "Poate cauza malformaţii la nou-născuţi?", "Poate afecta persoanele care suferă de alergii?".

Consumul Zilnic Admis este un concept utilizat de organismele de reglementare din întreaga lume, cum ar fi Organizaţia Mondială a Sănătăţii, Comitetul Ştiinţific pentru Alimentaţie al Comisiei Europene, Autoritatea pentru Alimente şi Medicamente a Statelor Unite, pentru confirmarea limitelor sigure de consum al aditivilor alimentari. Consumul Zilnic Admis se aplică persoanelor de orice vârstă, copii şi adulţi.

Din momentul în care Comisia Ştiinţifică pentru Produse Alimentare a stabilit că un aditiv prezintă siguranţă pentru consum, Comisia Europeană poate iniţia legislaţia necesară pentru a specifica modul de utilizare al aditivului respectiv. De asemenea, se redactează şi specificaţiile care asigură că aditivul care va fi utilizat va avea aceeaşi compoziţie şi puritate ca produsul care a fost testat iniţial.

Specificaţiile pentru utilizare sunt agreate de experţii tehnici din toate ţările membre ale Uniunii Europene, sub conducerea Comisiei. În continuare, Comisia înaintează propunerea sa spre acceptare Consiliului de Miniştri şi Parlamentului European. Propunerea conţine condiţiile în care aditivul poate fi utilizat, specificând care sunt tipurile de alimente şi cantitatea maximă în care poate fi utilizat. Rezultatul final este o directivă a

34

Comisiei Europene, aprobată de Consiliul de Miniştri şi Parlamentul European.

Prevederile directivei Uniunii Europene vor fi încorporate ulterior de toate statele membre în legislaţia naţională, fiecare monitorizând ca nivelurile maxime permise să nu fie depăşite.

În cele cele ce urmează se prezintă limitele admise ale aditivului în ceea ce priveşte dozarea şi concentraţia acesteia în diferitele produse.

Bentonizarea se poate utiliza pentru mustul alb în vinifivcaţie sau asupra vinurilor albe tinere şi roşii după tragerea lor de pe depozitul de drojdie. Dozele de bentonită variind în limite largi, funcţie de tipul de vin şi gradul de tulburare:

pentru deburbarea mustului: 150-200g/hlpentru stabilizarea vinului, extractive: 100-150 g/hlpentru stabilizarea vinurilor semidulci, cu aciditate mică: 40-50 g/hlpentru stabilizarea vinurilor seci, puternic acide: 12-30 g/hl.

Bentonita este una aditiv autorizat în ţara noastră, iar din acest motiv pe lângă dozele de aditivare mai sus amintite se aplică şi următoarele limite:

As – maximum 1mg/kgPb – maximum 10mg/kgCu – maximum 50mg/kgZn – maximum 25mg/kgCd – maximum 5mg/kgHg – lipsă. Observaţie: toţi aditivii alimentari admişi în românia trebuie să

corespundă acestor cerinţe de calitateÎn bere se utilizează în proporţie de 50-250g/hl.

Bentonita utilizată în industria berii

Bentonita micşorează în mod semnificativ conţinutul de azot coagulabil din bere, ca urmare producând deschiderea culorii berii. Acesta se realizează prin reducerea conţinutului de antociani şi prin diminuarea unor substanţe de origine amare din bere.

Berea tratată cu bentonită are o stabilitate redusă al spumei. Se folosesc doze mari de bentonită în cazul în care berea este stabilizată prin pasteurizare.

Timpul de contact depinde de sedimentarea bentonitei, care la o temperatură de 00C este de aproximativ 5-7 zile. O durată mai mică de 3 zile

35

este insuficientă pentru adsorbţia şi sedimentarea tuturor particulelor nedorite, iar mi mult de 8 zile de bentonizare poate conduce la resolubilizarea unor particule reţinute pe strat, sau în particule.

Bibliografie

36

1. http://www.disciplina.oenologie.go.ro/site/disciplina_oenologie_go_ro/tematica_anul_5.htm

2. http://www.brita.net/ro/faqs_household.html?&L=17#113. www.germes-online.com/ catalog/98/596/72835/se...4. www.alibaba.com/.../ Coal_Activated_Carbon.html5. http://www.sapuwa.com.vn/?job=31&id=672&nn=16. www.freepatentsonline.com7. www.freepatentsonline.com/4959237.html - 51k8. cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=8384889. www.blackwell-synergy.com/doi/pdf/10.1111/j.1365-

2621.1984.tb13738.x10.http://www.scielo.br/pdf/babt/v48nspe/25293.pdf11.www.ghidafaceri.roâ12.www.pripps.se13.www.perlite.dk14.www.grace.com15.http://www.experiencefestival.com/a/Bentonite_Clay/id/206416.curezone.com/cleanse/bowel/bentonite.asp - 30k17.http://ceg.fsv.cvut.cz/EN/ceg-vyzkum/hydrofyzikalni.htm18.http://www.reade.com/Products/Minerals_and_Ores/bentonite.html19..http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?

cmd=Retrieve&db=PubMed&list_uids=11286060&dopt=Abstract20.http://www2.psu.ac.th/PresidentOffice/EduService/journal/27-2-pdf/

09bentonite.pdf21.http://images.google.ro/imgres?imgurl=http://www4.ncsu.edu/

~hubbe/miniency/Slide10.GIF&imgrefurl=http://www4.ncsu.edu/~hubbe/BENT.htm&h=540&w=720&sz=11&hl=ro&start=28&tbnid=_-nRc3IScKgvIM:&tbnh=104&tbnw=139&prev=/images%3Fq%3Dbentonite%2B

37