martes, 7 de junio de 2011

Filtros para el Vino


TEORÍA DE LA FILTRACIÓN

Técnica de separiación de partículas de un fluido (líquido o gas), mediante el paso de éste por un medio permeable.

Proceso de separación de una fase dispersa constituida por partículas sólidas de un fluido que constituye una fase continua.

En mostos:
- Eliminación de partículas enturbiadoras: suspensiones clásicas y microbianas.
- Eliminación de heces tras desfangado. Las heces son masas sedimentadas en los tinos y otros recipientes formada por sustancias orgánicas y sales minerales junto con otros residuos de fermentación y de clarificación, entre ellos tartratos. Sabor a heces: sabor y olor desagradable adquirido por un vino con excesivo tiempo de contacto con ellas.
- Disminución de la población microbiana. para estabilizar el mosto.

En vinos:
- Eliminación de partículas enturbiadoras: suspensiones clásicas y microbianas.
- Eliminación de precipitados clarificantescoloides enturbiadores.
- Eliminación de precipitados causados por quiebras, ó eliminación de sustancias estabilizantes frente a estas.
- Eliminación de precipitados tras la estabilización tartárica.
- Abrillantado antes de embotellado.
- Estabilización microbiógica.

dV/dt = A(ΔP): η(αwV/A+Rm

A: Área de filtración m2.
ΔP: Presión de servicio (bar)
η: Viscosisdad (kg/m.s)
α: Resistencia de la torta de filtración.
w: % sólidos a eliminar g/m3.
V: volumen a filtrar m3.
Rm: Resistencia del elemento filtrante

Vino: Fluido compresible:
α = f((ΔP)
Compresibilidad de la torta: s
Rm despreciable

TIPOS DE MEDIOS FILTRANTES

MEDIOS FILTRANTES EN PROFUNDIDAD. PORO NO FIJO
- Retención en el interior del medio filtrante.
- Masa o Lecho poroso compuesto por partículas y/o fibras de dimensiones diversas(10-2 y 1 Cm).
- Porosidad constituida por los insterticios entre particulas o fibras. Forma irregular y no constante.
- Mecanismo de separación: paso del vino a traves de la red capilar continua siguiendo un camiino tortuoso y largo a través del grosor del medio filtrante. Espesores importantes
- Mecanismo de retención: adsorción por impacto inercial, retención difusional e interacciones superficiales (adsorción electrostática, puentes de hidrógeno, Van der
WAALs. Retención por tamizado menos importante.

Inconvenientes:
- Retención depende no solo de captación sino de la adsorción (fuerza de desplazamiento< fuerza de retención.
- Interticios pequeños bloquean los pasos grandes, aumentando la presión con la consiguiente modificacióno de tamaño y forma. Liberación de partículas.
- Migración de medio filtrante con deprendimiento de fibras/partículas.
- Seguridad de retención nula.
- Empleo para eliminar prtículas, no esterilización.

MEDIOS FILTRANTES CON DEPÓSITO O PRECAPA. PORO NO FIJO
- Medio filtrante constituido por partículas retenidas sobre un soporte de filtración: tecla, cartón, malla metálica, soporte poroso.
- Las partículas añadidas (coadyuvantes de filtración) constituyen el medio filtrante.
- No queda garantizado el tamaño del poro.

MEDIOS FILTRANTES EN SUPERFICIE. PORO FIJO
- Control de tamaño de poro: definido, constante y uniforme.
- Garantía de paso de fluido y retención de partículas.
- Retención en superficie. No se requieren espesores importantes.
- No se produce migración al medio.

GRADOS DE FILTRACIÓN

- Grado Nominal: Valor en micras del tamaño de partícula de la cual el medio filtrante ha retenido más del 98% en peso. Raras veces está bien definido y no es reproducible.
- Grado Absoluto: Diámetro de la partícula esférica rígida de mayor tamaño que atraviesa el medio filtrante bajo condiciones de prueba específicas.
- Ratio β: Cociente entre el número de partículas de un tamaño dado y mayores en el influente y el número de partículas de dicho tamaño y mayores en el efluente.

PRUEBAS DE FILTRABILIDAD. INDICES DE COLMATACIÓN

Preveer el comportamiento de filtración sobre medio.
Comprende: determinación de índice de comatación volumen maximo filtrable.

I Colmatación: IC = t400 – 2t200

Presión 2 bar
Diámetro de poro 0,65 μ
Superficie 3,9 cm2
t1: tiempo (s) en pasar 400 ml
t2: tiempo (s) en pasar 200 ml

Vmax = t2-t1 : t2/v2-t1/v1

Presión 0,5 bar
t1: 5 minutos
t2: 2 minutos
V5: Volumen filtrado en 5 minutos.
V2: Volumen filtrado en 2 minutos.

IC < 20* (excepciones 30) Vmax > 4000 ml (excepciones 2500 ml)

SISTEMAS DE FILTRACIÓN

FILTRACIÓN POR PLACAS

Ventajas:
- Superficie filtrante muy alta y regulable.
- Gran adaptabilidad y versatilidad.
- Facilidad de montaje y desmontaje.
- Facilidad de limpieza con agua.
- Mantenimiento sencillo.
- Control visual del proceso.

Desventajas:
Proceso en contacto con aire: contaminación/oxidacuñib volumen muerto elevado y perdidas por goteo.

FILTRACIÓN POR CARTUCHOS LENTICULARES

Mismo medio filtrante qu elas placas: celusola, fibras de polimeros plásticos o vidrio borosilicatado.

Ventajas:
- Proceso en ausencia de aire: no contaminación ni oxidación.
- No goteo.
- Superficie filtrante muy alta.
- Facilidad de montaje y desmontaje.
- Facilidad de limpieza con agua.
- Mantenimiento sencillo.

Desventajas.
- Menor superficie filtrante y no regulable.
- Poco versatil.
- Ausencia de control del proceso.
- Inversion inicial elevada.
- Cartuchos alto precio.

FILTRACIÓN POR ALUVIONADO

Formaicón de una precapa de filtración sobre un soporte. Deposito de la torta.
Elementos:
- Carcasa hemetica: Interior (soportes de filtración) espacio 50-120 μ tejido, malla metálica, cartón poroso, arandelas.
- Tanque de mezcla de tierras con agitador: Capacidad 50-100 l /m2 de superficie.
- Bomba Principal 5-20 hl/m2.
- Bomba Dosificadora.

Formación de una precapa de filtración sobre un soporte. Deposito de la torta. Fases:
- Formación de la precapa: Recirculación de coadyuvante suspendido en agua/vino
(1 kg coadyuvante/5 l vino)
Dosificación 0,5 – 1,5 cm Espesor (300/500 g/m2)*
Presión 0,1-0,2 Bares
Velocidad de formación: 1,5-2 Veces filtración: 15-20 hl/m2 h
- Limpieza: A contracorriente; Agua con NaOH 2-3% a 40-50ºC; Agua a 40-50ºC; Agua con ácido cítrico al 1-2% a 60-70ºC; Agua fría para aclarado.

COADYUVANTES Ó TIERRAS

KIESELGUR Ó DIATOMEAS : Son caparazones siliceos de algas unicelulares: diatomeas

Kiesselgur Natural: 600-700ºC/Trituración/700-800ºC. Gris
Kiesselgur Calcinado: 600ºC/Trituración/800ºC/1000ºC. Salmon
Kiesselgur Activado: Cañcomadp a 1150ºC + Na2CO3.

Permeabilidad: 0,1 – 2,0 Darcies
Caracteristicas: Humedad < 2%; Pérdida por calcinación < 1%; Granulometría; Densidad 0,27-0,42 g/mL; Volumen mojado 2,5-4,0 l/kg

PERLITA: Es una Roca Volcánica Riolita. Oxido de Silicio
- Trituración / 900ºC / Trituración / aumento de volmen 20 veces.
- Menor coste que Keselgur, ahorro en empleo 20%
- Muy abrasivo.
- Precapas irregulares.
- Filtración no muy fina.
- Permeabilidad: 0,5 – 2,0 Darcies
- Otras caracteristicas: Humedad 0,1%; Pérdida por calcinación < 1%; Granulometría; Densidad 0,14-0,25 g/ml; Volumen mojado 4-7 l/kg

CELULOSA: Son fibras de celulosa de madera purificadas.

EQUIPOS

FILTRO DE PLATOS HORIZONTALES

Ventajas:
- Superficie filtrante media
- Buena estabilidad de la torta
- Control preciso de filtración: comienzo y pausas
- Secado intenso de la torta
- Pérdidas de vino reducidas
- Limpieza facil: consumo redicido agua y tiempo

Desventajas:
- Construcción costosa
- Desembolso inicial elevado
- Platos filtrantes poco resistentes: mantenimiento
- Montaje y desmontaje dificultoso

FILTRO DE PLATOS VERTICALES

Ventajas:
- Filtación por ambas caras
- Platos independientes desmontables
- Control preciso de filtración: comienzo y pausas
- Limpieza facil pero con alto consumo de agua
- Carcasa reducida

Desventajas:
- Dificil estabilidad de la torta
- Importantes perdidas de vino
- Superficie filtrante fija
- Ciclos de filtración cortos
- Platos filtrantes poco resistentes: mantenimiento
- Montaje y desmontaje dificultoso

FILTRO DE BUJIAS

Ventajas:
- Elevada superficie filtrante
- Rigidez y homogeidad de la precapa
- Secado intenso de la torta
- Aumento de la superficie filtrante durante la filtración

Desventajas:
- Dificil estabilidad de la torta
- Ciclo de filtración medio
- Consumo elevado de agua en limpieza
- Mantenuimiento complejo y costoso
- Importantes peridas de vino

FILTRO CONTINUO A VACÍO

- Partes: Tambor Rotativo con Soporte; Equipo Motriz; Conduntos de Vacío; Tanque de Coadyuvante; Cubeta de Alimentación; Cuchilla.
- Fases: Comienzo de la rotación y vacío; Alimentación de la precapa hasta espesor prefijado; Alimentaicón con vino/mosto a filtrar; Adición de coadyuvante; Filtración; Eliminación de la torta; Limpieza
- Datos Generales: Duración filtración 5-12 horas; Tiempos de limpieza 1-2 horas; Consumo perlita: Vinos 2-5 g/l; Lías 10-20 g/l; Fangos 10-25 g/l; Mostos 7-15 g/l; Grado de limpidez obtenido 0,5-5,0 NTU

Ventajas:
- Proceso continuo
- Elevada superficie filtrante
- Rigidez y homogeneidad de la precapa
- Secado intenso de la torta
- Visión del proceso
- Trubidez resultante muy baja
- Gran rendimiento

Desventajas:
- Alto desembolso inicial
- ALto coste de energía eléctrica
- Poca versatilidad. Gran superficie de filtración.
- Posible contaminación y oxidación del vino/mosto
- Consumo elevado de agua en limpieza
- Mantenimiento complejo y costoso

CENTRIFUGACIÓN

Sedimentación de partículas en suspensión

Condiciones de sedimentación ley de Stokes:
V = 2R2(ρp-ρl)g : 9μ
R: Radio de la partícula
ρp :Densidad de la partícula
ρl : Densidad del líquido
g: Aceleración de la gravedad
μ : Viscosidad

Aumento de velocidad de sedimentación:
> Tamaño de partícula. Floculación
> Aceleración g. Centrifugación.
> Densidad Diferencial.

Centrifugas Comerciales G: 5000 – 10000g

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