miércoles, 25 de enero de 2012

Costes de la Estabilización Tartárica en el Vino


COSTES DE LA ESTIBILIZACIÓN TARTÁRICA EN EL VINO

Estimación de los costes directos de la estabilización tartárica mediante tratamiento por frío, intercambio protónico y electrodiálisis.

En este artículo de J. Gómez Benítez y colaboradores se describe de una manera didáctica y se estudian los costes de operación de estas tres alternativas de estabilización.

Se  estimarón que los costes directos de operación del tratamiento por frío tradicional eran de 126,22 pta/hl. Por otra parte, los del intercambio protónico de 10,86 pta/hl y los de la electrodiálisis de 93,77 pta/hl. En el tratamiento por frío y el intercambio protónico la mano de obra es el concepto de mayor coste (aprox. 50% del coste total). Por contra, su incidencia es mucho menor en la electrodiálisis (12%). Esto se debe a que el equipo utilizado posee un elevado grado de automatización. En esta técnica el concepto de mayor coste es la membrana (73%).

A la fecha de realización de la estimación año 2000, el coste de la mano de obra de un operario de bodega era de 2.800 pta/h. Así mismo, el coste de la energía eléctrica para la bodega donde se realizo el ensayo fue de 10,03 pta/kWh.

TRATATAMIENTO POR FRÍO

La estabilización tartárica es un tratamiento de preparación de los vinos antes de su embotellado que se aplica de forma generalizada. Existen varias modalidades de este tratamiento. La más utilizada consiste en la refrigeración del vino a una temperatura próxima a su punto de congelación y el almacenamiento
en depósitos termostatizados durante un período próximo a una semana. Este tratamiento tiene unos costes elevados en conceptos como mano de obra y energía. En algunas empresas estos costes llega a ser del orden del 50% del total de los costes de preparación antes del embotellado.

Se utiliza un sistema estándar de tratamiento en el que el vino se refrigera a una temperatura próxima a su punto de congelación y se almacena en depósitos isotermos durante una semana.

Después del tratamiento, el vino se filtra por tierras para eliminar partículas en suspensión. La instalación tiene una capacidad de refrigeración de 85.000 frigorías/h y produce un caudal máximo de 7.500 l/h. El volumen tratado diariamente es de 34.000 l (340 hl). Los depósitos de almacenamiento tienen una capacidad de 23.000 l y están construidos en acero inoxidable AISI 304. Estos depósitos están forrados de una capa de aislante de 30 cm espesor, y el aumento máximo de temperatura del vino durante el tratamiento es de 1,7°C/semana.

Los costes directos totales del tratamiento por frío son de 126,22 pta/hl. Cabe destacar la incidencia de la mano de obra, pues se necesita la presencia constante de un operario para el control del tratamiento y la filtración por tierras. Si en una jornada laboral de 8 h se produce un total de 340 hl, esto supone una dedicación de 0,024 h/hl y un coste de 67,87 pta/hl.

La estimación del coste de los productos de limpieza se realiza en base a la limpieza diaria con agente desincrustante de los depósitos isotermos que se vacían. Para cada depósito de 23.000 l se consume una garrafa de 23 kg. Por ello, el consumo unitario es de 0,1 kg/Hl, y el coste de 19,00 pta/Hl.

También cabe reseñar el coste de la energía eléctrica del tratamiento, con 17,05 pta/hl debidas a la refrigeración y 0,74 pta/Hl a la filtración posterior por tierras de diatomeas. El consumo de tierras de diatomeas se establece de promedio en 0,1 kg/hl, incluyendo la precapa (0,03 kg/hl) y la dosificación (0,07 kg/hl). En consecuencia, el coste de las tierras de diatomeas es de 11,3 pta/hl.

Las mermas de vino se deben al vino que empapa las tierras de filtración, en una proporción de al menos 1 l vino/kg tierra. Pero este vino no se pierde, pues se recupera por decantación y prensado. El vino se recicla como vino de calidad inferior. Por ello, esta pérdida se ha valorado en 10 pta/hl, en lugar de 20 pta/hl, ya que se ha estimado que la devaluación del vino reciclado es del 50%.

Los otros conceptos generadores de gasto son de menor cuantía.

Existen muchos tratamientos alternativos al tratamiento por frío que podrían tener unos costes inferiores. Entre ellos se considera el intercambio protónico y la electrodiálisis.

INTERCAMBIO PROTÓNICO

En el intercambio protónico el vino se hace pasar a través de un lecho de resina intercambiadora catiónica en forma ácida. Los cationes del vino son sustituidos por los protones fijados previamente en la resina, con lo que disminuye la concentración de cationes y el pH del vino tratado tal. El volumen del vino diluido depende fundamentalmente de la carga de cationes del vino. Este tratamiento tiene un efecto muy acusado sobre las concentraciones de los cationes implicados. Por ello, para obtener un vino estable el vino tratado se mezcla normalmente en una cierta proporción con vino sin tratar.

Se utiliza una columna construida en acero inoxidable AISI 316-L, de 1 m de diámetro y 1,8 m de altura, con una altura total de 2,50 m y un contenido de 1 m3 de resina. Se utiliza una resina de intercambio catiónico fuertemente ácida, constituida por una matriz de poliestireno reticulado con divinilbenceno,
presentando grupos funcionales de tipo sulfónico (SO3H). La columna es un equipo piloto y está dotada de accesorios de válvulas y caudalímetros para su manejo manual, aunque podría ser automatizada.

La duración de los ciclos oscila entre 30.000 y 40.000 l, según el tipo de vino. El caudal que se emplea durante el ciclo de trabajo de la resina es de 10 l/h/l resina.

Los cálculos se realizan sobre la base de un ciclo de 350 hl, intermedio entre los obtenidos para los diferentes tipos de vino. En el cálculo de los costes directos del intercambio protónico se tiene en cuenta que sólo hay que tratar un 15% (máximo) del volumen total de vino a estabilizar. Por ello, el consumo en cada concepto se multiplica por un factor de 0,15. En estas condiciones los costes directos totales de operación del intercambio catiónico ascienden a 10,86 pta/hl, que suponen tan sólo un 8,6% de los del tratamiento por frío tradicional.

Entre los costes cabe destacar la incidencia de la mano de obra con 5,04 pta/Hl. El cálculo se realiza considerando la presencia constante de un operario durante las 3 h de operación y 1,25 h de regeneración de la columna, en total 4,5 h. Esto supone 4,25/350 = 0,012 h/hl, y aplicando el factor de 0,15 se obtiene un consumo unitario de 0,0018 h/hl. Teniendo en cuenta el precio unitario de la mano de obra de 2.800 pta./h, el coste de este concepto es 5,04 pta/hl.

Así mismo, cabe destacar el coste del ácido sulfúrico utilizado como regenerante. Para el cálculo se parte de un consumo de 300 kg de H2SO4 al 30% en cada regeneración, que es el estándar recomendado por el fabricante. Además, cada tres regeneraciones se debe realizar una regeneración doble, por lo que el consumo de ácido aumenta un 25%. Pero se ha comprobado durante la experimentación que esta cifra es excesiva y que se puede reducir apreciablemente. Esto se puede conseguir determinando el punto final de la regeneración mediante la comprobación de la ausencia del ion calcio en los efluentes de regeneración. El consumo en cada ciclo de 350 hl es de 300 kg/350 hl * 1,25 = 1,07 kg/hl. Si se aplica el factor 0,15 se obtiene un consumo unitario de 0,16 kg/hl. Teniendo en cuenta que el precio del producto es de 20 pta/kg, su coste final es de 3,20 pta/hl.

El agua desmineralizada se utiliza para el lavado de la columna después de la regeneración. El consumo medio de agua desmineralizada en esta operación es de 3.500 l por ciclo, es decir 0,01 m3/hl. Si se aplica el factor de 0,15 se obtiene un consumo unitario de 0,0015 m3/hl. De esta forma el coste de este concepto es 1,50 pta/hl.

El consumo de la resina se produce fundamentalmente por su desgaste mecánico. Este va a depender de forma importante del estado de limpieza del producto a tratar. En el caso del vino, el tratamiento se realiza después de su clarificación y filtración, por que lo el vino se debe encontrar muy limpio. En estas condiciones se puede presuponer que la resina puede realizar al menos 200 ciclos de trabajo, en los que se habrán producido 70.000 hl. Por ello, el consumo de resina será de 1/70.000 m3/hl. Si se aplica el factor de 0,15 se obtiene el consumo unitario de resina de 1/467.000 m3/hl, y un coste de 0,86 pta/hl.

Los otros conceptos tienen menor implicación en el coste total.

ELECTRODIÁLISIS

La electrodiálisis se basa en la separación de iones de distinto signo, mediante el uso de membranas permeables selectivas, caudal bajo la acción de un campo eléctrico. Estas membranas son de naturaleza similar a las resinas de intercambio iónico, y están constituidas por una matriz polimérica, sobre la cual se fijan de forma covalente grupos funcionales ionizados.

La utilización de cualquier equipo en una industria conlleva varios costes, entre los que cabría destacar la adquisición, la amortización, los costes directos de operación, etc. Se entiende por costes directos aquellos que están en relación directa con la cantidad de vino producido.

Se emplea un equipo con una capacidad de tratamiento de 25 hl/h. Su reactor está dotado de 170 celdas con una superficie unitaria de 0,15 m2, y una superficie total de 25 m2. El equipo tiene un régimen de funcionamiento discontinuo, circulando el vino entre el reactor de membranas y el depósito del equipo, hasta que el vino alcanza la conductividad deseada, y comienza un nuevo.

Los costes directos totales de la electrodiálisis son de 93,77 pta/hl. Estos resultan un 75% de los del tratamiento por frío tradicional.

Entre los conceptos generadores de coste cabe destacar el coste de la membrana que está establecido por el fabricante en un coste fijo de 68,5 pta/hl. Esto supone un 73% de los costes totales.

El coste de la mano de obra corresponde al de la limpieza de las membranas, pues el resto del tiempo el equipo funciona sin necesidad de la presencia del operario. La operación de limpieza implica 2 horas de trabajo cada 10 h de funcionamiento. En este tiempo se habrán tratado aproximadamente 450 hl. Por tanto, la necesidad de mano de obra del sistema es de 0,004 h/hl, y el coste de 11,20 pta/hl.

La incidencia de la mano de obra en el coste total de la electrodiálisis (12%) es menor que la del tratamiento por frío y el intercambio protónico (aprox. 50%). Esto es debido al mayor grado de automatización del equipo de electrodiálisis utilizado.

Los datos de consumo de energía eléctrica y de filtros de cartucho han sido suministrado directamente por el fabricante.

Los otros conceptos generadores de gasto en este sistema son de menor cuantía.

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