lunes, 30 de enero de 2012

Estabilización Tartárica del Vino Mediante Electrodiálisis


ESTIBILIZACIÓN TARTÁRICA DEL VINO MEDIANTE ELECTRODIÁLISIS

La electrodiálisis es una técnica muy desarrollada en la actualidad, que permite la separación de determinados aniones o cationes de los mostos o vinos, haciendo pasar éstos por un aparato dializador, donde una corriente continua aplicada entre dos electrodos y unas membranas semipermeables, logran el objetivo propuesto. Dentro de las posibles aplicaciones que este sistema ofrece al tratamientos de los vinos, la eliminación o reducción de los niveles de calcio o de potasio, permiten de una manera eficaz estabilizarlos frente a las precipitaciones tartáricas.

El vino se hace circular por un aparato dializador compuesto por un conjunto de células, donde se sitúan dos electrodos en sus extremos cargados con una corriente eléctrica continua en un ánodo (+) y un cátodo (-), colocando entre ellos unas membranas semipermeables de tipo aniónico permeable a los aniones tartratos (T2- y TH-) y de tipo catiónico permeables a los cationes calcio y potasio (Ca2+ y K+). El campo eléctrico generado de manera constante, produce por la ley de Coulomb un desplazamiento de los iones del vino hacia los electrodos, los cationes calcio y potasio atraviesan desde el circuito de vino una membrana catiónica específica, quedando retenidas en un espacio donde circula agua salada de sulfato potásico, pues otra membrana aniónica infranqueable impide que se acerquen al ánodo. Del mismo modo los aniones del tartárico circulan en sentido contrario, emigrando a través de la membrana aniónica hacia el ánodo, quedando retenidos en otro espacio contra otra membrana catiónica infranqueable. De esta forma los espacios de las células por donde circula el vino a baja velocidad y reducida presión se descargan de ácido tartárico, calcio y potasio, enriqueciéndose en estos elementos los espacios por donde circula el agua salada. La corriente eléctrica que se aplica es del orden de una diferencia de potencial  de 1 voltio por célula, instalándose en los electrodializadores un conjunto de células de orden de hasta 500 unidades.

Las membranas utilizadas presentan un espesor de 100 a 200 μm, utilizándose las de grupos sulfónicos como permeables a los cationes, y las de grupos amonio como permeables a los aniones; siendo el catión potasio el que más fácilmente emigra, mientras que el calcio y el sodio lo hacen en menor cuantía, y entre los aniones se movilizan los ácidos tartárico y acético. Las membranas deben poseer una importante resistencia mecánica, para evitar su degradación y disolución en el vino, alcanzando una vida del orden de 2.000 a 4.000 horas de funcionamiento. El caudal de tratamiento oscila entre 50 a 150 litros / m2. hora, debiendo controlarse por conductividad eléctrica la concentración de bitartrato potásico del circuito de agua salada, para impedir su precipitación en el interior de las células, que cuentan con una separación entre membranas de 0,3 a 0,7 mm.

Antes del tratamiento de los vinos debe realizarse un ensayo de estabilidad, con el propósito de medir el valor de la conductividad eléctrica que debe presentar el vino tratado que sale del aparato de electrodiálisis. Para ello se utiliza una de las pruebas de estabilidad, especialmente cualquier método de contacto, alcanzando normalmente un valor de la conductividad final del orden de 150 a 500 S, donde se logra una disminución de los iones del vino del 15 a 20 % en los vinos jóvenes y del 5 a 15 % en los vinos más viejos, y siempre con un límite superior del 30 %.

El tratamiento es muy eficaz para la reducción de cationes minerales, destacando entre ellos el potasio, disminuyendo algo menos el calcio, sodio, hierro y calcio; mientras que los aniones varían muy poco, alcanzando el vino una reducción del pH comprendida entre valores de 0,2 a 0,3 donde el ácido tartárico es el más afectado, alcanzando una reducción del 10 a 15 % cuando la disminución de la conductividad es del 20 %. La acidez volátil puede también reducirse en 0,09 gramos / litro en ácido sulfúrico, así como también el etanol en 0,1% vol, mientras que otras sustancias como los polifenoles, polisacáridos, aminoácidos, etc. se ven muy poco afectados por el tratamiento. Los vinos blancos responden mejor a la desionización que los vinos tintos, donde su mayor carga coloidal pueden llegar a colmatar más fácilmente las membranas, por lo que se debe realizar una limpieza periódica del aparato.

Para conseguir la estabilización tartárica de un vino se debe alcanzar por lo menos una desionización del 17 %, soportando de este modo sin problemas una ligera modificación química y sensorial dentro de lo aceptable, aplicando a los vinos tintos una caída de la conductividad entre un 20 %, y para vinos blancos otra del 20 a 30 %. Los efluentes líquidos de este tratamiento son fácilmente gestionables, debido a su valorización por la cantidad importante de ácido tartárico que contienen.

De acuerdo con la legislación vigente, el procedimiento de la electrosiálisis solamente está permitido para extraer cationes de los mostos o vinos, y especialmente los cationes calcio y potasio, así como también los aniones y particularmente los de tartratos. Del mismo modo el tratamiento no modificará sensiblemente la composición fisicoquímica o sensorial de estos productos, debiendo en este sentido cumplir los siguientes requisitos:

- Disminución del pH del vino no será superior a 0,3 unidades.

- La disminución de la acidez volátil será inferior a 0,12 gramos / litro en ácido acético o 2,0 miliequivalentes.

- El tratamiento no afectará a los compuestos no iónicos del vino, especialmente los polifenoles y polisacáridos.

- La disminución del grado alcohólico será inferior a 0,1 % vol.

La estabilidad de las membranas de electrodiálisis se realiza por medio de un simulador, por donde se hace circular la siguiente solución: 11 litros de etanol absoluto, 380 gramos de bitartrato potásico, 60 gramos de cloruro potásico, 5 ml de ácido sulfúrico concentrado y agua destilada hasta 100 litros. Esta solución se utiliza para las pruebas de migración en circuito cerrado sobre un aparato de electrodiálisis bajo tensión de 1 voltio por célula a razón de 50 litros por m2 de membranas aniónicas y catiónicas, hasta dismineralizar la solución al 50 por 100. El circuito efluente se iniciará con una solución de 5 gramos / litro de cloruro potásico. Las sustancias migradas no superarán en conjunto los 50 μgramos / litro.

COSTES DE LA ESTIBILIZACIÓN TARTÁRICA DEL VINO MEDIANTE 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 ser 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 fueron suministrados directamente por el fabricante.

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

2 comentarios:

  1. Gracias, Bueno Artículo.

    Saludos.
    Roberto.
    Chile.

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  2. Muy didactico, gracias

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