viernes, 14 de diciembre de 2012

Colmatación y acumulación de sedimentos durante la filtración del vino


COLMATACIÓN Y ACUMULACIÓN DE SEDIMENTOS DURANTE LA FILTRACIÓN DEL VINO

Se denomina comúnmente colmatación a la acumulación de sedimentos. Pero no todos los vinos se comportan igual en una misma superficie filtrante. Algunos colmatan muy poco y presentan un elevado rendimiento, y otros, por el contrario, colmatan muy rápidamente, aun sin parecer turbios, y el filtro se obstruye al filtrar una pequeña cantidad de vino. La filtración está condicionada por el tipo de partículas a eliminar y su poder de colmatación.

Los colmatados importantes se deben siempre a la presencia en el vino de coloides protectores, tales como las materias mucilaginosas procedentes de uvas podridas. Su filtrabilídad resulta aún más dificultada cuando la uva ha sido tratada mecánicamente de forma excesiva. Los polisacáridos específicos de la uva o pectinas son de forma grumosa y no tan petjudiciales para la filtración.

Podemos clasificar los elementos de los turbios en función de su poder colmatante:

- Poder de colmatación fuerte: macromoléculas, micelas, agregados de moléculas, proteínas, mucílagos, gomas, polisacáridos en general, materia colorante coloidal, restos de clarificantes, etc.
- Poder colmatante medio: levaduras y bacterias.
- Poder colmatante despreciable: precipitados finos, cristales de bitartrato, tierras de filtración, fibras, etc.

La dificultad o facilidad de los vinos para conseguir la limpidez va a depender de la clase de enturbiamiento que presenten:

- En los vinos con un elevado número de bacterias, como los que han sufrido la fermentación maloláctica, la limpidez es más difícil de conseguir.

- Los vinos cargados de levaduras se clarifican más fácilmente.

- Existen opalescencias debidas a partículas coloidales muy finas que los filtros no retienen y que sólo se eliminan con la acción floculante de una precipitación o un encolado, ya que algunos elementos colmatan menos cuando son floculados por un clarificante.

- Los glucanos son los compuestos que dan lugar a los mayores problemas, ya que se adhieren a la superficie filtrante y obturan sus poros. Sería práctico en estos casos prensar directamente las uvas en mal estado sin estrujado previo, para evitar la acción mecánica y el enriquecimiento en glucanos del mosto.

- Se atenúa el colmatado reduciendo los complejos macromoleculares al estado de partículas más pequeñas por acción de enzimas pectolíticos, o bien por una acción mecánica (ultradispersión).

- Los vinos ricos en coloides colmatantes, cuando han sido filtrados una primera vez sobre diatomeas, colmatan después mucho menos los filtros de acabado.

Sería aconsejable antes de proceder al filtrado de los vinos establecer unos índices iniciales de colmatación para determinar qué tipo de filtros son los más adecuados en función de la turbidez del vino. Para ello sería necesario disponer en la bodega de un filtro de tierras de laboratorio, o de un pequeño filtro con placas desbastadoras. Generalmente, esto no se hace y se utiliza el tamaño de poro de las tierras o de las placas en función de la limpidez aparente y del tiempo que el vino ha permanecido en reposo. Si el vino está recién fermentado se utilizan tierras o placas desbastadoras o centrifugación; si el vino ha permanecido en la bodega suficiente tiempo para que hayan decantado los turbios, se hace directamente la filtración con tierras o placas de granulometría intermedia o abrillantadora.

Esta filtración ha de eliminar los suficientes coloides para que la filtración final sea rentable, pero no ha de ser tan drástica que ocasione pérdida de buqué o inestabilidad del vino, debido a la desaparición total de coloides protectores.

Si se desea realizar una filtración final esterilizante, es recomendable determinar la limpidez del vino. Para ello se calcula el índice de filtrabilidad del vino, el índice de colmatación o el de obstrucción, y si éstos son adecuados se procede a la filtración final; si no lo son, se realiza una nueva filtración por tierras o placas más finas que las usadas anteriormente. Estos índices son una medida de la limpidez del vino. Se determinan filtrando el vino a través de una membrana filtrante y midiendo los volúmenes filtrados al cabo de un tiempo predeterminado (índice de filtrabilidad), o midiendo el tiempo que tardan en filtrarse ciertos volúmenes de vino previamente fijados (índice de colmatación y de obstrucción).

Si se dispone de un nefelómetro se simplifica el control de la limpidez, ya que los valores de turbidez posteriores a una filtración desbastadora deben estar comprendidos entre 5 y 15 NTU, después de una filtración abrillantadora entre 1 y 5 NTU, y al final de la filtración esterilizante han de ser inferiores a 1 NTU (generalmente entre 0,2 y 0,6 NTU).

NEFELÓMETRO

Un nefelómetro es un instrumento para medir partículas suspendidas en un líquido. Esto lo hace empleando una fotocelda colocada en un ángulo de 90° con respecto a una fuente luminosa. La densidad de partículas es entonces una función de la luz reflejada por las partículas a la fotocelda. Cuanta más luz se refleje en una determinada densidad de partículas depende de las propiedades de las partículas como su forma, color y reflectividad. Estableciendo a una correlación de trabajo entre turbidez y sólidos suspendidos (que más útil, pero generalmente una más difícil de cuantificación de partículas) debe ser establecido independientemente para cada situación.

A los nefelómetros usados en las pruebas de calidad del agua, comúnmente se les llaman turbidímetros. Sin embargo, pueden haber diferencias entre los modelos de turbidímetros, dependiendo del arreglo geométrico de la fuente luminosa con respecto a la fotocelda. Un turbímetro nefelométrico siempre monitorea la luz reflejada por las partículas y no la atenuación debida a la turbidez.

La unidad de turbidez para un nefelómetro calibrado se llama Unidad de Turbidez Nefelométrica, NTU o UTN.

PARAMETROS Y ENSAYOS DE LA FILTRACIÓN DE VINOS

El aforo o velocidad instantánea de filtración es la cantidad de líquido expresada en litros, que fluye en un minuto de tiempo a través de 1 m2 de superficie filtrante eficaz, bajo la presión de 1 kg / cm2. El rendimiento de filtración es la cantidad de líquido expresada en litros, que puede pasar a través de 1 m2 de superficie filtrante eficaz, a la presión de 1 kg / cm2, hasta que deje de fluir o éste comience a salir velado o turbio. Estos parámetros dependen de las características del líquido a filtrar: naturaleza de los sólidos en suspensión, viscosidad y tensión superficial, así como también del medio filtrante utilizado: materia filtrante, superficie filtrante y presión diferencial.

La naturaleza de los turbios condicionan de una manera muy directa los rendimientos de la filtración y especialmente la capacidad de colmatación de la materia filtrante, siendo generalmente la velocidad de filtración directamente proporcional al tamaño de los turbios, e inversamente proporcional a su capacidad de deformación, pudiendo éstos últimos clasificarse como sigue:

- Partículas deformables: Gran poder colmatante: proteínas, polisacáridos, gomas, mucílagos, materia colorante, etc.; Poder colmatante medio: levaduras, bacterias, etc.

- Partículas indeformables: Poder colmatante débil: precipitados finos, tartratos, tierras de diatomeas, etc.

La viscosidad es la resistencia de un fluido al movimiento de sus moléculas entre ellas, siendo un parámetro que aumenta la resistencia a la circulación del líquido dentro del filtro, midiéndose en “centipoises”, siendo la unidad de medida que compara la viscosidad de un fluido con la del agua, la cual tiene una viscosidad de un centipoise a 21º C. En los vinos la viscosidad depende de su contenido alcohólico en sentido negativo, y de su extracto y riqueza en azúcares en sentido positivo, pudiendo además las variaciones de temperatura afectar a la viscosidad, de tal manera que ésta reduce cuando la temperatura aumenta.

La superficie filtrante es otro importante factor que afecta al aforo y al rendimiento de la filtración, produciéndose un interesante efecto de multiplicación de estos factores en el siguiente sentido: cuando se dobla la superficie de filtración, se multiplica por cuatro la vida o el rendimiento del filtro. Otro aspecto importante de la materia filtrante es su “volumen vacío” o la relación existente entre el diámetro de las fibras y el tamaño de los poros situados entre éstas, que condiciona la capacidad de retención y por lo tanto el aforo y el rendimiento del filtro.

La porosidad de las superficie filtrantes es un parámetro que debe ser definido para conocer exactamente la capacidad de retención de las partículas por el filtro, presentando este valor una gran importancia, sobre todo en los filtros de tamizado y especialmente en los de tipo amicróbico, donde un adecuado tamaño de sus poros determina la garantía de la estabilidad biológica del vino filtrado. El llamado “grado nominal” es un valor en micras arbitrario asignado por el fabricante de filtros, basado en la retención de algunos porcentajes de partículas de un tamaño dado o mayor, donde se asegura la retención de una elevada cantidad de turbios de ese tamaño, por ejemplo del 98 %, existiendo un 2 % restante donde estas condiciones no se cumplen.

El “grado absoluto” determina con mayor exactitud la porosidad de una materia filtrante, y viene definido como el diámetro de la partícula esférica dura más grande que puede pasar por un filtro, bajo condiciones de prueba específicas, indicando de este modo la abertura más grande que posee el medio filtrante. Para determinar el “grado absoluto” de una materia filtrante se puede utilizar el método de la “razón β” .

Normalmente se puede utilizar un β de 5.000 a 10.000 como definición operacional de un grado absoluto. Los valores de β permiten comparar las eficacias de filtración con diferentes tamaños de partículas para diferentes cartuchos de membrana de forma significativa.

La presión del filtro, o mejor dicho la diferencia de presiones entre la de la entrada y la de salida, condiciona la velocidad de filtración, aumentándola cuando la presión se eleva, hasta llegar a ciertos límites donde la presión no se puede superar por ocasionar problemas de resistencia y estabilidad de las diferentes materias filtrantes. La presión debe ser constante para evitar movimientos bruscos del vino o “golpes de ariete”, siendo generalmente suministrada por medio de una bomba centrífuga o de tornillo de desplazamiento positivo, y a menudo de presión y de caudal regulables.
 
La capacidad de colmatación es otro parámetro de la filtración, donde define la propiedad que presenta un líquido turbio: mosto o vino, para obstruir una determinada materia filtrante. Para ello es necesario conocer antes de realizar la filtración la capacidad que tiene un líquido de colmatar los filtros, pudiéndose entonces elegir el sistema de filtración más adecuado para cada caso, y especialmente cuando se utilizan medios filtrantes de alto valor, como en el caso de las membranas amicróbicas o de corte molecular inferior.

La determinación de los índices de colmatación permite evaluar de una manera muy exacta el comportamiento de los líquidos antes de su filtración, utilizando para ello un instrumental de laboratorio específico, pudiéndose aplicar a los sistemas de filtración por tierras, o a los de placas, y sobre todo a los de membrana de carácter amicróbico.

- Filtración por tierras: Utilizando un filtro de laboratorio de unos cuatro litros de capacidad, que contiene una suspensión de tierras y vino, se puede hacer pasar por una superficie filtrante de 4 a 20 cm2 a una determinada presión para trazar una recta en papel logarítmico, donde se representa el comportamiento de la filtración.

- Filtración por placas: La colmatación de las placas se produce de una manera progresiva, utilizando un dispositivo de filtración de laboratorio, donde se puede calcular el volumen máximo filtrable (Vmax) aplicando la expresión.
                 
- Filtración por membrana: El cálculo del índice de colmatación de vino, puede ser realizado de diversas formas:

Indice de Ribéreau–Gayon (IRG): Es la diferencia de tiempo existente en hacer pasar 50 ml de vino, antes y después de filtrar 500 ml del mismo vino, a través de un medio filtrante de 4,5 cm de diámetro y bajo la presión de 50 mm de mercurio.
    
Indice de Laurenty (IL). Es la diferencia de tiempo que tardan en pasar 200 y 400 ml de vino, bajo la presión de 2 bar, a través de una membrana de 3,9 cm2 de superficie y de 0,65 mm de diámetro de poro; debiendo alcanzarse un valor inferior a 20 para los vinos blancos, 30 para los vinos tintos y 50 para los vinos licorosos o dulces naturales.

Indice de Descout (ID). Basado en el anterior método, determinando además un valor de tiempo intermedio en los 300 ml, debiendo resultar este índice superior a 30.
    
Indice de Geoffrey y Perin (IGP).

Indice de Meglioli (IM)
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Test de filtrabilidad Vmax  de Gaillar. Consiste en medir los volúmenes de líquido filtrado a los dos minutos (V2) y a los cinco minutos (V5), bajo la presión de 1 bar y sobre una membrana porosa de 0,65 μm y de 25 mm de diámetro.

La colmatación del filtro se produce con unos valores de Vmax inferiores a los 2.500 a 4.000. A partir de éste índice se puede estimar el rendimiento teórico de una filtración amicróbica.

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