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INFLUENCIA DE LA FILTRACION TANGENCIAL EN LA ESTABILIDAD DEL VINO

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LUISINA SANCHEZ

on 2 July 2013

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INFLUENCIA DE LA FILTRACIÓN
TANGENCIAL EN LA ESTABILIDAD DEL VINO

HISTORIA
1828 : en Inglaterra, se pone en marcha el primer filtro

1914: primera filtración estéril de un líquido

1920: primeras membranas sintéticas

1952: aparece el primer filtro de acero inoxidable.

1970: primeras instalaciones de micro y ultra filtración.

DEFINICIÓN DE FILTRACIÓN
Separar sólidos de un fluido
Eliminar las partículas no disueltas
Separar una mezcla de sólidos insolubles y fluidos formados en un proceso.

Operación unitaria encargada de:
-Filtración en profundidad (Abrillantamiento o desbaste).
-Inconvenientes: insalubre y contaminante.

-Utiliza tierras fósiles o perlitas como material filtrante.

Comprende dos etapas:
-Formación de precapa, donde se depositan en circuito cerrado unas tierras limpias con objeto
de cerrar los poros de la superficie filtrante
-Filtracion propiamente dicha, puede ser ciclo corto o ciclo largo.

TIPOS DE FILTROS

Filtración por aluvionado:

Provisto de un tambor que gira en la cuba .
Su superficie esta recubiertas
por la tela filtrante.

El vacío creado por una bomba exterior.

Se produce el deposito del sólido sobre la misma tela filtrante.

- Utilizada para limpiar vinos muy cargados de turbios.

TIPOS DE FILTROS

Filtro Rotativo al Vacio
TIPOS DE FILTROS

Utilizado para filtrar vinos muy cargados.
Menor costo de adquisición
Filtración lenta y compleja

Funcionamiento:
1-El líquido es bombeado a las cámaras.
2-La presión se incrementa y el lodo es forzado a atravesar las lonas.
3-El pistón hidráulico empuja la placa de acero contra las placas
4-El filtrado pasa a través de las lonas y es drenado del cabezal para descarga.

Filtros de prensa:
TIPOS DE FILTROS

-Material filtrante: placas prefabricadas

-Amplia porosidad: desbaste- abrillantado- esterilizado
-Utilizada como pre- filtro

-Materiales: amianto, celulosa, fibras de algodón, fibras
polimericas, diatomeas activadas y ligante

-Retiene partículas debido a mecanismos de tamizado y de adsorción en profundidad (potencial “zeta” )

Filtros de placa

Placas debastadoras: 10 a 20 micras
Placas clarificantes: 0.1 a 1.0 micras
Placas esterilizantes: 0.45 a 0.9 micras

Funcionamiento

1-Lavado de placas
2-Filtrarcion del vino en circuito cerrado, con objeto de activar el potencial “zeta” del filtro,
3-Filtracion en continuo a través del filtro.
4-Regeneracion de placas con agua fría y caliente



-Evita defectos de filtros de placas

-El procedimiento de filtración muy similar a la de los filtros de placas

-Placas circulares y polimerizadas mediante un tratamiento por calor, agrupa los discos por parejas formando una lente.

-Cartuchos en forma de fuelle, compuestos por discos lenticulares con doble cara de filtración

-Cartuchos apilados dentro de la carcasa

Módulos Lenticulares
TIPOS DE FILTROS

-La filtración amicróbica consiste en hacer pasar un líquido a través de una membrana porosa, donde por el efecto del tamizado quedan retenidas en su superficie los microorganismos: levaduras y bacterias de mayor tamaño que los poros de la membrana.
-Membranas y cartuchos de filtración amicróbica pueden ser
Homogeneas: éster de celulosa, nylon, polisulfonato, acetato de celulosa reteniendo los microorganismos en superficie, así como también en profundidad
Pantalla aboluta: de una lámina de policarbonato, donde en primer lugar es bombardeada por iones gamma pesados. Retiene microorganismos por el mecanismo de tamizado.

Filtración amicróbica por membranas
TIPOS DE FILTROS

Material filtrante: membrana porosa

Membranas homogéneas:
-Porosidad regular
- Material éster de celulosa, nylon, polisulfonato, acetato de celulosa, difluoruro de polivinilideno,
-Sólidos retenidos por tamizado
Membranas tipo pantalla:
-Material: lámina de policarbonato, donde en primer lugar es bombardeada por iones gamma pesados
-Solidos reteniendo los microorganismos por el mecanismo de tamizado.



Filtración amicróbica

Las membranas se instalan dentro de cartuchos cilíndricos, compuestos por una coraza exterior perforada de polipropileno

Funcionamiento: 
1-Filtracion del líquido por el circuito establecido.

2-Rechazo de primeros litros obtenidos por la importante cantidad de agua que contienen.

3-Vigilancia del incremento de presión a lo largo del período de filtración.

FILTRACIÓN TANGENCIAL

Fundamento:

Se basa en una técnica separativa en la que el líquido a filtrar circula en sentido tangencial o paralelo a la membrana de filtración.

-El liquido penetra en sentido perpendicular.

-Las partículas retenidas son barridas, impidiendo la obturación de la misma

Filtración Tangencial

Criterios para la selección
del equipo de filtración



Los factores a considerar relativos del proceso que suelen citarse son:  
características fluidomecánicas y fisicoquímicas de la corriente de fluido a tratar o lechada 
capacidad de producción 
condiciones del proceso 
parámetros de funcionamiento 
materiales de construcción
tipo de ciclo: continuo o por lotes 
fuerza de impulsión 
caudales admisibles 
calidad de la separación 
fiabilidad y mantenimiento 
materiales de construcción y dimensiones 
costo 


En la estimación de costos, con frecuencia se consideran: 
costo de adquisición del equipo 
costos de instalación y puesta en marcha incluyendo acondicionamiento del fluido o tratamientos previos requeridos 
costos de operación: mano de obra, electricidad, consumo de fluidos auxiliares 
costo de mantenimiento: mano de obra de sustitución de medios filtrantes consumibles, piezas de recambio, tiempos de parada 
vida del equipo 
costo del medio filtrante consumible 

Aplicaciones en enología

-Preparación a partir de la uva, de bebidas de baja graduación alcohólica
-Clarificación de los vinos
-Clarificación de las borras de encolado


-Los primeros intentos de aplicar la filtración tangencial en enología se hicieron con membranas de ultra filtración

-Luego encararon varias aplicaciones en enología utilizando membranas de microfiltración con diámetros medianos de poros, entre 0,1 y 1 um

Técnicas de filtración tangencial
Microfiltración y ultrafiltración
:

-Membranas porosas
materiales membranariospolímeros orgánicos o materiales inorgánicos 
-Presentan geometrías de poros diferentes según su concepción

Se diferencian en la partícula separada

Microfiltración: separa suspensiones. Permite retener las partículas cuyo tamaño varía entre 0,1 y 10 micras
Ultrafiltración: separa soluciones de macromoléculas. Permite retener las moléculas cuyo tamaño oscila entre 0,1 y 0,001 micra


Se caracteriza por el pasaje de un flujo de solvente a través de una membrana bajo la acción de un gradiente de concentración
- Habrá un flujo de solvente del compartimiento de menor concentración hacia el compartimiento de mayor concentración. 

 La nanofiltración
El fenómeno de ósmosis
Puede por tanto clasificarse como un proceso intermedio entre la ósmosis inversa y la ultrafiltración
-Estructura microporosa con un diámetro de poro típicamente inferior a 2 nm.
- Materiales membranarios organicos o inorganicos  que llevan en la mayoría de los casos cargas eléctricas
-El fenómeno de ósmosis inversa,  ejercer sobre la solución más concentrada una presión superior a la presión osmótica

TESINA
Influencia de la MFT en la estabilidad del vino.

Maure Cecilia- Risso, Eliana
Separacion de particulas (PROFILTA)

Maure Cecilia- Risso, Eliana

Caracteritcas de Membranas

Deben responder a las siguientes exigencias:
- Eficacia de separación mediante una porosidad regular y conocida,
- Elevado rendimiento de permeación, elevada resistencia mecánica, química y térmica,
- Facil limpieza y esterilización periódica
- Una buena membrana es permeable y selectiva al mismo tiempo.

Clasificación de membranas
- Membranas homogéneas: los poros presentan la el mismo diámetro en todo su recorrido.
-Membranas asimétricas o anisótropas: los poros aumentan de diámetro progresivamente hacia el interior. De tipo orgánico, como: acetato de celulosa, polisulfona,poliamida, poliéster sulfona, polivinilideno, etc.
-Membranas compuestas: formadas por un soporte muy permeable cerámico, sobre el que se coloca una "piel" filtrante de tipo orgánico o mineral.


Membranas inorgánicas o minerales

-Se construyen depositando sobre le material soporte una suspensión pulverulenta estable de diferentes materiales.
-Membrana de diferente grado de porosidad.
-Estructura composit
-Los minerales más utilizados son los siguientes: Cerámica / metal; Carbono / carbono; Zirconio / acero inoxidable; Alúmina / alúmina; Oxido de titanio / alúmina; Sílice / alúmina
-Resisten mayores presiones y temperaturas
-Permiten trabajar con liquidos mas cargados de turbios.
-El proceso de limpieza es mas facil



Membranas orgánicas:

-Material: acetato de celulosa, polisulfona, poliamida, poliacrilonitrilo,poliéster sulfona, polivinilideno, etc.

-Estructura asimétrica

-Trabajan a presiones reducidas

-Difícil limpieza.

-Aconsejable realizar prefiltrado




Membrana asimétrica (PROFILTRA)

Membrana composit (PROFILTRA)

CONFIGURACIÓN
DE FILTROS
TANGENCIALES

Partes y funcionamiento del filtro tangencial

Maure Cecilia- Risso, Eliana

Módulos.
La pieza central de los sistemas de filtración sobre membranas o la
unidad que contiene la membrana es el modulo.

Módulos planos
Módulos capilares o Fibras huecas
Módulos en espiral
Módulos Tubulares



Modulo fibra Hueca (ASC)

Configuraciones de membranas (Membrane Specialist)

Aplicaciones de Módulos de filtración (FIRP)

Ventajas y desventajas de cada configuración (FIRP)


Efecto de la temperatura  
Efecto de la concentración del retenido 
Efecto de la diferencia de presión transmembranal 
Efecto de la velocidad de circulación tangencial 

Colmatación de Membranas
Reversible
Irreversible

Descolmatacion
Backwash (flujo invertido)



Factores que se destacan en este tipo de filtraciones

COMPARACIÓN ENTRE
TÉCNICAS DE FILTRACIÓN

Las técnicas de filtración se pueden agrupar en dos sistemas generales:
1-sistema de filtración estática o frontal (tierras, placas)
2-sistema de filtración dinámica (tangencial)

1-Los sistemas filtrantes estáticos poseen las siguientes características:
-Utilizan presión para que el líquido atraviese el medio filtrante
-Se produce una progresiva colmatación del filtro en profundidad, disminuyendo su rendimiento.
- La automatización solo es posible en forma parcial.
 
 

Los sistemas de filtración dinámicos se caracterizan por
 
-Utilizan membranas con porosidad definida.
-Para evitar la obstrucción de la membrana, además de la presión, se produce un flujo sobre la superficie de la membrana
-Es posible filtrar líquidos muy turbios sin que se produzca perdidas en el rendimiento.
-Es posible regenerar la membrana, lavandola con agua o productos químicos
-Solamente es necesaria una filtración.


ANÁLISIS DE COSTOS

En este presupuesto planteado se comparan:

-Insumos utilizados, (marca y cantidad)
-Tiempo en horas, dependiendo del rendimiento de cada filtro (tierra-placa o tangencial)
-Precio por cantidad de insumos utilizados
-Precio total de la filtración ( para 580 HL)
-Costo por litro que se le adiciona al vino al optar por uno u otro de los procesos de filtración analizados.
-Costo por el servicio de alquiles de estos filtros teniendo en cuenta que la bodega no posee ningún tipo de filtro propio.

Costo de la filtración (para 580 HL)
-Precio de Alquiler de tierras:$900
-Precio de la tierra filtrante: $22 (62Kg)
-Alquiler de Filtro placas: $1500 (60 unidades)
-Precio de placas: $15 (60 unidades)
-Mano de Obra: $23/hora
-Tiempo Filtración tierras: 12 horas
-Tiempo Filtración placas: 24 horas

Rendimientos:
-Rendimiento del filtro tierra: 8000 lts/hs
-Rendimiento de filtro placa: 3000 lts/hs
-Rendimiento de filtro tangencial: 3000 lts/hs

Costos de filtración por tierras y placas (Fuente propia)

Rendimiento del filtro: 3000 lts/hs
Costo del servicio de filtración por litro: $ 0,12 por litro

Costo de filtración tangencial (Fuente propia)
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