Technovin Kαρδάτου Οινοποιητικός εξοπλισµός & αναλώσιµα Τηλ. 22960 28416 technovi@otenet.gr www.technovin.gr Fax 22960 28110 39o χλµ. N.E.O. Αθηνών - Κορίνθου 19100 Μέγαρα, Αττική Q u ali t y Filtrati o n Te st Γενικά Το Mastermind Q.F.T. είναι µια εργαστηριακή συσκευή ειδικά σχεδιασµένη για τον υπολογισµό τόσο των δεικτών φιλτραρισιµότητας των οίνων όσο και για τον δείκτη Fouling (Fouling Index) του νερού. Πλεονεκτήµατα, χρησιµότητα της συσκευής Mastermind Q.F.T. Καλύτερη σε βάθος κατανόηση της φύσης του οίνου, µε σκοπό την ορθή επιλογή και εφαρµογή του κατάλληλου συστήµατος φιλτραρίσµατος. Έλεγχος και επιβεβαίωση της ποιότητας του φιλτραρίσµατος µετά το πέρας της διαδικασίας. Έλεγχος του βαθµού απόφραξης (clogging effect) του χρησιµοποιούµενου νερού. Σηµαντική εξοικονόµηση πόρων, εξαιτίας του βελτιωµένου ελέγχου όλων των διαδικασιών φιλτραρίσµατος και της αναγέννησης των εκάστοτε χρησιµοποιούµενων φίλτρων.
Το Mastermind Q.F.T είναι µια εργαστηριακή συσκευή η οποία υπολογίζει τους πιο σηµαντικούς δείκτες τόσο στον οίνο όσο και στο νερό, διαµέσου µιας πλήρως αυτοµατοποιηµένης διαδικασίας φιλτραρίσµατος (από τον υπολογισµό του βάρους του υγρού που φιλτράρεται) και µε αυτόµατη διόρθωση των αποτελεσµάτων ως προς τη θερµοκρασία. Ι. Υπολογισµός δεικτών σε οίνους: Filterability Index (FI) δείκτης φιλτραρισιµότητας Modified Filterability Index (MFI) τροποποιηµένος δείκτης φιλτραρισιµότητας Maximum Volume Filterable (V MAX ) µέγιστος διηθήσιµος όγκος ΙΙ. Test στο νερό(*): Fouling Index (SDI Silt Density Index) (*) µπορεί να γίνει χρησιµοποιώντας το W.A. Kit (Water Analysis Kit), το οποίο παρέχεται χωριστά. Γενικά για το φιλτράρισµα µέσω µεµβρανών Οι διαδικασίες φιλτραρίσµατος µέσω µεµβρανών, χαρακτηρίζονται από υψηλή αποδοτικότητα ως προς την αποµάκρυνση των φιλτραρίσιµων διαλυτών ή σε κολλοειδή διασπορά συστατικών του οίνου. Ωστόσο, είναι τα µη φιλτραρίσιµα κολλοειδή στοιχεία του οίνου, αυτά που τον καθιστούν ένα προϊόν που απαιτεί ιδαίτερη µεταχείρηση στο µικροφιλτράρισµα. Επιπλέον, είναι τα κολλοειδή συστατικά του οίνου τα οποία συµµετέχουν σε σηµαντικότατο βαθµό στη διαµόρφωση του οργανοληπτικού χαρακτήρα του (σώµα, όγκος, δοµή, χρωµατική εκτίµηση, αρωµατικό προφίλ κλπ). Ως εκ τούτου, η παρουσία στους οίνους τόσο των στερεών σωµατιδίων σε διάλυση όσο και σε κολλοειδή διασπορά, είναι το κρίσιµο σηµείο σε αυτή τη τεχνολογία της οινοποιητικής διαδικασίας. Προκειµένου λοιπόν να βελτιστοποιηθεί η διαδικασία του φιλτραρίσµατος, είναι σηµαντικό ο οίνος να έχει τους κατάλληλους δείκτες διηθησιµότητας, έτσι ώστε το φιλτράρισµά του να καθίσταται αποδοτικό τόσο σε οικονοµική όσο και σε τεχνική βάση. 1. στον οίνο Η φιλτραρισιµότητα και γενικά οι ρεολογικές ιδιότητες ενός υγρού, µπορούν να εντοπιστούν και να προσδιορισθούν µέσω του υπολογισµού µιας σειράς δεικτών που τέθηκαν αρχικώς από τον J. Laurenty, συµπληρώθηκαν από τον J.J. Descout et coll. και τελειοποιήθηκαν από τον M. Gaillard. Όπως περιγράφεται και παραπάνω, οι δείκτες αυτοί είναι: Filterability Index / Fouling Index (οίνος/νερό αντίστοιχα), MFI (τροποποιηµένος δείκτης FI) και ο Vmax (µέγιστος διηθήσιµος όγκος). Η εφαρµογή αυτών των δεικτών στον οινολογικό τοµέα επιτρέπει πλεόν την άµεση εκτίµηση της ρεολογικής φύσης του οίνου και συνεπώς την δυνατότητα της επιλογής του κατάλληλου συστήµατος φιλτραρίσµατος και φυσικά τον έλεγχο της αποδοτικότητας του συγκεκριµένου συστήµατος (µικροφιλτράρισµα/microfiltration, εφαπτοµενική διήθηση/tangential filtration, αντίστροφη όσµωση, φιλτράρισµα βάθους/depth filtration κ.λ.π.) 2. στο νερό Η χρήση και η διαχείρηση των µεµβρανών (πλύσιµο, αναγέννηση, συντήρηση κλπ) είναι ένας πολύ σηµαντικός παράγοντας στη διαδικασία του φιλτραρίσµατος. Ο καθαρισµός και η αναγέννηση των µεµβρανών σε όλα τα συστήµατα της Ju.cla.S. έχει εγκατασταθεί, ελέγχεται και βελτιώνεται συνεχώς µέσω του τµήµατος έρευνας και ανάπτυξης της εταιρίας (R. & D. Department), το οποίο τροφοδοτείται συνεχώς µε στοιχεία και νέα δεδοµένα από τη πολύχρονη εµπειρία στα συστήµατα φιλτραρίσµατος της εταιρίας (µικροφιλτράρισµα - Sofos, αντίστροφη όσµωση, ηλεκτρολυτικός διαχωρισµός κλπ). Παρόλα αυτά, συµβαίνει αρκετές φορές στη διαδικασία του φιλτραρίσµατος, η ποιότητα του νερού το οποίο χρησιµοποιείται να αποτελεί έναν περιοριστικό παράγοντα στην απόδοση του συστήµατος φιλτραρίσµατος. Αυτό οφείλεται στη φυσικοχηµική σύσταση του νερού (άλατα, σκληρότητα νερού, µικροβιακός πληθυσµός, κολλοειδές πυρίτιο, προϊοντα οξείδωσης των σωληνώσεων από τις οποίες διέρχεται το νερό κλπ).
Το Mastermind Q.F.T. ελέγχει, µέσω ενός απόλυτα αυτοµατοποιηµένου test, τη ποιότητα του νερού που χρησιµοποιεί ένα οινοποιείο στη διαχείριση των µεµβρανών και της όλης διαδικασίας του φιλτραρίσµατος. Πιο αναλυτικά, το Mastermind Q.F.T. υπολογίζει το δείκτη (SDI) Silt Density Index του νερού (ή αλλιώς Fouling Index), o οποίος επιδρά περισσότερο στο σχηµατισµό του cake κατά τη διαδικασία του φιλτραρίσµατος. Η διαδικασία του test περιγάφεται πλήρως (και αποτελεί το παγκόσµιο πρότυπο αναφοράς) από τον οργανισµό American Standard for Testing Material (ASTM D4189 2007 Standard Test Method for Silt Density Index (SDI) of Water, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2007, DOI: 10.1520/D4189-07). Το Mastermind Q.F.T. υπολογίζει αυτόµατα τους δείκτες διηθησιµότητας βασιζόµενο στη µέτρηση του βάρους και της θερµοκρασίας του υγρού που φιλτράρεται. Τα αποτελέσµατα είναι εξαιρετικά αναπαραγώγιµα λόγω του υψηλού επιπέδου ακρίβειας και επαναληψιµότητας της συσκευής. Τα αποτελέσµατα εµφανίζονται σε οθόνη PC (δεν παρέχεται) και αποθηκεύονται σε βάση δεοµένων MS Access ή ακόµα µπορούν να αποθηκευτούν σε αρχείο µε µορφή κειµένου (.pdf). το λογισµικό διατίθεται από την εταιρία. Η «καρδιά» του Mastermind Q.F.T. είναι µια ζυγαριά ακριβείας που έχει κατασκευαστεί, ειδικά για αυτήν την εφαρµογή, σε συνεργασία µε την GIBERTINI Elettronica Srl, εταιρία µε ηγετική θέση παγκοσµίως στην παραγωγή οργάνων ζύγισης ακριβείας. Το Mastermind Q.F.T. είναι η µόνη εργαστηριακή συσκευή διαθέσιµη στον οινολογικό κόσµο, η οποία καταγράφει τη θερµοκρασία κατά τη διάρκεια του test και διορθώνει αυτόµατα τα αποτελέσµατα ως προς αυτό το παράγοντα. Αυτό το χαρακτηριστικό της συσκευής, καθιστά τα αποτελέσµατα επαναλήψιµα και τη σύγκριση αυτών εφικτή, µε αποτέλεσµα την εύκολη και µε ακρίβεια δηµιουργία µιας βάσης δεδοµένων, από δείγµατα που ελήφθησαν σε διαφορετικές χρονικές στιγµές και σηµεία της διαδικασίας φιλτραρίσµατος. Υπάρχει επίσης η δυνατότητα ρύθµισης της συσκευής ώστε να υπολογίζει αντίστοιχους δείκτες σε άλλα πεδία εφαρµογής (πχ χυµούς φρούτων κλπ). Περιγραφή συστήµατος Μειωτήρας πίεσης για την ακριβή ρύθµιση της επιθυµητής πίεσης διεξαγωγής του test (30 psi 2,07 bars) Ανοξείδωτο δοχείο 9 kg µε βαλβίδα ασφαλείας για το υπό δοκιµή υγρό Τσιµούχες µεµβράνης µε ενσωµατωµένο αισθητήρα ακριβείας για τη µέτρηση της θερµοκρασίας Κύλινδρος συλλογής του φιλτραρισµένου υγρού Εύκολες συνδέσεις (σωληνάκια Rilsan) Ηλεκτρονικός ζυγός υψηλής ακρίβειας Καλώδιο USB για σύνδεση µε PC (το PC δεν παρέχεται) Software (λογισµικό λειτουργίας, Windows XP ή Vista) για Windows 98-2000 µόνο κατόπιν σχετικού αιτήµατος) Kit Water Analysis (διατίθεται χωριστά) Το kit για το προσδιορισµό του Fouling Index στο νερό περιλαµβάνει: Συµπληρωµατικό βαρελάκι χωρητικότητας 25 λίτρων. Ειδική φλάτζα µεµβράνης που αντικαθιστά αυτή της στάνταρ έκδοσης (βλ. σηµείο 3 στη περιγραφή συστήµατος) Βοηθητική πνευµατική βαλβίδα Κύρια χαρακτηριστικά του λογισµικού του Mastermind Q.F.T.: Ρύθµιση όλων των παραµέτρων των tests. (όγκος T 0 -T 1.., όγκος νερού πλυσίµατος, διάρκεια test) Αυτόµατο «καλιµπράρισµα» της συσκευής. Αυτόµατη ρύθµιση της σύνδεσης της θύρας µε το PC Αποθήκευση των αποτελεσµάτων tων tests Καταγραφή της θερµοκρασίας διεξαγωγής του test ηµιουργία βάσης δεδοµένων µε λειτουργίες εύκολης πρόσβασης και αναζήτησης
Λειτουργικότητα Ολοκληρωµένο και απλό στη χρήση interface µε το PC (εκτυπώσεις έκθεσης αναλύσεων, αρχείο δοκιµών κλπ) Το Q.F.T. (ο πρόδροµος του σηµερινού Mastermind), έχει χρησιµοποιηθεί στον οινολογικό τοµέα και στα καλύτερα αναλυτικά εργαστήρια στην Ιταλία, από τη δεκαετία του '90 και εξασφαλίζει διαδικασίες σύµφωνες µε τα πρότυπα που ορίζονται από τους οργανισµούς διαπίστευσης. Βασικές γνώσεις της θεωρίας των δεικτών φιλτραρισιµότητας Η φιλτραρισιµότητα και τα ρεολογικά χαρακτηριστικά οποιουδήποτε υγρού, µπορούν να προσιοριστούν µέσω των ακόλουθων παραµέτρων: Filterability Index (FI) δείκτης φιλτραρισιµότητας Modified Filterability Index (MFI) τροποποιηµένος δείκτης φιλτραρισιµότητας Maximum Volume Filterable (V MAX ) µέγιστος διηθήσιµος όγκος Αυτοί οι δείκτες είναι ένα µέτρο εκτίµησης του βαθµού «φραξίµατος» του φίλτρου, έπειτα από το φιλτράρισµα µιας ποσότητας υγρού. Προσδιορίζονται µέσω ενός µαθηµατικού µοντέλου και περιγράφονται από τις παρακάτω σχέσεις: T V = K V max V (1) όπου: T V Vmax = χρόνος = όγκος του υγρού που φιλτράρεται σε χρόνο T = µέγιστος όγκος του υγρού που φιλτράρεται Η σχέση (1) µετατρέπεται: V max ( T 2 ( T 2 T 1) / V 2) ( T 1/ V 1) = (2) κι αυτό γιατί κατά τον υπολογισµό των δεικτών φιλτραρισιµότητας, έχει καθοριστεί (από σχετικά πρότυπα), να ορίζονται οι τιµές V 1 and V 2 ως ο όγκος 200 ml και 400 ml υγρού το οποίο φιλτράρεται σε χρόνους Τ 1 και Τ 2 αντίστοιχα. Η όλη διαδικασία του φιλτραρίσµατος διεξάγεται υπό πίεση 30 psi (2,07 bars), διαµέσου φίλτρου µε απόλυτο πορώδες 0,65 µm και διάµετρο 25 mm Γράφηµα 1. Χρόνος (sec) Όγκος (ml)
Ο πρώτος δείκτης (FI) Filtering/Fouling Index, για οίνο ή νερό αντίστοιχα, εξάγεται από τη σχέση (2), (βλ. Γράφηµα 1.): IF=T 2-2T 1 (3) Με σκοπό τη µείωση του λάθους του χειριστή, υπολογίζεται και ο τροποποιηµένος δέικτης φιλτραρισιµότητας (IFM): IFM=(T 3 -T 1 )-2(T 2 -T 1 ) (4) Όπου T 3 είναι ο χρόνος που απαιτείται για το φιλτράρισµα 600 ml του υγρού. Υπό αυτές τις συνθήκες, FI και Vmax συσχετίζονται µε τη παρακάτω σχέση: 400T 1 (5) V max = 400 + IF Με τη παραδοχή ότι το T 1 επηρεάζεται από το ιξώδες του υγρού και κατά το φιλτράρισµα επιδρά στο σχηµατισµό του «cake» σε ελάχιστο βαθµό, τότε η σχέση (5) και για ένα συγκεκριµένο υγρό, γίνεται: a V max = + b (6), όπου: x=fi x Οι παραπάνω υπολογισµοί και εκτιµήσεις, επιβεβαιώνονται για υγρά τα οποία χαρακτηρίζονται από µικρή περιεκτικότητα σε παράγοντες υπεύθυνους για το σχηµατισµό «cake», χαµηλή περιεκτικότητα σε στερεά σωµατίδια ή ιλύ, στοιχεία δηλαδή που χαρακτηρίζουν υγρά τα οποία προορίζονται για µικροφιλτράρισµα. Παρ ολα αυτά, σε πολλές περιπτώσεις φιλτραρίσµατος µε προβλήµατα στην απόδοση και λειτουργία, έχει παρατηρηθεί το φαινόµενο να υπάρχουν χαµηλές τιµές Vmax σε χαµηλές τιµές FI και MFI. Αυτό συµβαίνει όταν η τιµή T 1 επηρεάζεται σε υπερβολικό βαθµό από το σχηµατισµό του «cake». Ως εκ τούτου, πέρα από την εκτίµηση των δεικτών φιλτραρισιµότητας (FI και MFI), είναι εξαιρετικά σηµαντικό να προσδιορίζεται µε ακρίβεια και ο µέγιστος φιλτραρίσιµος όγκος (Vmax). Ο προσδιορισµός αυτού του δείκτη επιτρέπει την ανίχνευση ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του υγρού οι οποιες δεν µπορούν να διαπιστωθούν µέσω των άλλων δεικτών, µε συνέπεια την µείωση της απόδοσης της διαδικασίας του φιλτραρίσµατος (Γράφηµα 2). Γράφηµα 2. Vmax/1000 είκτης φιλτραρισιµότητας (FI)
Πολυάριθµες εφαρµογές έχουν επιβεβαιώσει ότι για να θεωρηθεί µια διαδικασία µικροφιλτραρίσµατος αποδοτική (τόσο από τεχνολογική αλλά κυρίως από οικονοµική σκοπιά) πρέπει ο οίνος να έχει τις παρακάτω τιµές στους δείκτες διηθησιµότητας: FI και MFI 10 Vmax 3000 (FERRARINI R., BUIATTI S., ZIRONI R. Aseptic and cold packaging of beverages: proposals to increase quality and safety characteristics. Acts from the XIV Product Sector Congress, Pescara, 27-30 September 1990). Όλες οι πληροφορίες σε αυτό το έντυπο µπορούν να τροποποιηθούν κατά την κρίση της Juclas srl.