jueves, 13 de junio de 2013

Parámetros y Ensayos de Filtración del Vino


PARÁMETROS Y ENSAYOS DE FILTRACIÓN

Fuente: Tratado de Enología (Escrito por Jose Hidalgo Togores)
 

- El aforo o velocidad instantánea de filtración: Es la cantidad de líquido expresada en litros (l), que fluye en 1 minuto a través de 1 m2 de superficie filtrante eficaz, bajo la presión de 1 Kg/cm2.
- Rendimiento de filtración: Es la cantidad de líquido expresada en litros (l), que puede pasar a través de 1 m2 de superficie filtrante eficaz, bajo la presión de 1 Kg/cm2, hasta que deje de fluir o éste comience a salir velado o turbio.

Dependen:
- Del líquido a filtrar: naturaleza de los sólidos en suspensión, viscosidad y tensión superficial.
- Del medio filtrante utilizado: materia filtrante, superficie filtrante y presión diferencial.

La velocidad de filtración es directamente proporcional al tamaño de los turbios, e inversamente proporcional a su capacidad de deformación.
- Rendimiento de la filtración.
- Naturaleza de los turbios.
- Capacidad de colmatación de la materia filtrante.

Partículas deformables:
- Gran poder colmatante: proteínas, polisacáridos, materia colorante, etc.
- Medio poder colmatante: levaduras, bacterias, etc.

Partículas indeformables:
- Precipitados finos, tartratos, tierras de diatomeas

- Viscosidad: En el vino la viscosidad depende de su contenido alcohólico en sentido negativo, y de su extracto y de su riqueza en azúcares en sentido
positivo. 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. Sí se duplica la superficie filtrante se multiplica por cuatro el rendimiento: Rendimiento de la filtración ↔ Superficie filtrante ↔ Velocidad instantánea de filtración.

- Volumen vacío de un medio filtrante: Es 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: Rendimiento y velocidad instantánea de filtración ↔ Volumen vacío de la Materia filtrante = diámetro de la fibra/tamaño del poro situado entre éstas ↔ Capacidad de retención.

- Porosidad de la Materia filtrante: Es un parámetro que debe de ser definido para conocer exactamente la capacidad de retención de las partículas por el filtro. Este valor es de gran importancia sobre todo para los filtros de tamizado: tipo amicróbico de membrana

. 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.

. 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 pruebas específicas, indicando de este modo la abertura más grande que posee el medio filtrante. El grado absoluto de un material filtrante se puede determinar mediante el método de la “razón β”


Normalmente, se utiliza 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.

- Presión transmembranar media (PTM): Es la diferencia de presión entre la entrada (P1) y salida del filtro (P2). ΔP = P1 - P2
. Si aumenta ΔP = P1 - P2 →  Aumenta la velocidad de filtración.
. Si aumenta ΔP hasta pasar un límite.
. La presión debe ser constante para evitar movimientos bruscos del vino o golpe de “arietes”: mediante bomba centrífuga o de tornillo.

- Capacidad de colmatación: Define la propiedad que presenta un líquido turbio (mosto o vino) para obstruir una determinada materia filtrante. Es necesario conocer la capacidad de colmatación de un líquido antes de realizar la filtración, para poder elegir el sistema de filtración más adecuado en cada caso, y especialmente cuando se utilizan medios filtrantes amicróbicos.

- Índices de colmatación: 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; pudiendo calcularse dos o tres puntos de la recta Log V  =  ½ Log t  +  cte, que en función de la superficie filtrante utilizada, se puede trazar una recta en papel logarítmico, donde se representa el comportamiento de la filtración. log V = 1/2 log t + cte

- Filtración por placas: La colmatación de las placas se produce de una manera progresiva, utilizando un dispositivo de filtración de laboratorio, se puede calcular el volumen máximo filtrable (Vmax) aplicando la expresión:


Para conocer un ciclo real de filtración de 6 a 10 horas, se puede construir una recta con ayuda de tres puntos o más, donde se puede extrapolar la variación de V en el tiempo.

- 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.

IRG = T50  -  T´50 = (T560 - T510) - T50

. 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.

IL = T400  - 2  . T200

. 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.

ID = ((T400  -  T300)  -  (T300  -  T200)) . 2

. Indice de Geoffrey y Perin (IGP).

IGP = T100 - 2 . T50

. Indice de Meglioli (IM).

IM = (T600 - T200) - 2. (T400 - T200)

- 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 mm y de 25 mm de diámetro.

                                         5  -  2                       3 (V5 . V2)

                        Vmax = -------------------  =  --------------

                                   5 / V5  -  2 / V2              5 (V2 . V5)

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:

                                                                        Superficie real del filtro (cm2)

                        Rendimiento (litros) = Vmax   -------------------------------------

                                                                         Superficie del ensayo (cm2)

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