ES2236582T3 - Procedimiento y planta para la separacion de sustancias no deseadas de liquidos alimentarios, en particular del vino. - Google Patents
Procedimiento y planta para la separacion de sustancias no deseadas de liquidos alimentarios, en particular del vino.Info
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Abstract
Procedimiento para la separación de sustancias no deseadas de líquidos alimentarios, en particular del vino, caracterizado porque comprende las siguientes etapas de operación: - preparar dicho líquido (V) que se va a tratar dentro de un recipiente (2); - transportar dicho líquido (V) que se va a tratar a una unidad (3) con membranas (4) hidrófobas que tienen orificios (5) para atrapar el gas (G) y junto a las que pueden pasar, en un primer lado (4¿), dicho líquido (V) que se va a tratar y, en un segundo lado (4¿), un fluido (L) de extracción que tiene un contenido alcohólico sustancialmente similar al de dicho líquido (V) que se va a tratar y se hace circular dentro un circuito (8) de purificación; - eliminar las sustancias volátiles no deseadas de dicho líquido (V) que se va a tratar, por medio de evaporación y posterior difusión de las mismas en dicho gas (G) atrapado en dichas membranas (4) y posterior condensación de dichas sustancias volátiles en el segundo lado (4¿) de las membranas (4), con la formación de un fluido (L¿) contaminado formado por dicho fluido (L) de extracción y por las sustancias volátiles permeadas, y una fracción retenida formada por dicho líquido (V¿) tratado, purificado de dichas sustancias volátiles permeadas.
Description
Procedimiento y planta para la separación de
sustancias no deseadas de líquidos alimentarios, en particular del
vino.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y a una planta para la separación de sustancias no
deseadas de líquidos alimentarios, en particular del vino. La
invención en cuestión pretende utilizarse de manera ventajosa en el
sector enológico para el afinamiento del vino, concretamente con el
fin de mejorar las propiedades organolépticas y el sabor del mismo o
reducir determinados componentes que están presentes en cantidades
excesivas.
En la actualidad, tal como se conoce, la
industria vinícola hace un uso generalizado de las plantas de
microfiltración o plantas de filtración submicrónica
(ultrafiltración o nanofiltración), que utilizan membranas
semipermeables, generalmente formadas por películas poliméricas
delgadas, con el fin de separar algunos componentes de otros.
El paso del vino que se va a filtrar a través de
la membrana se produce normalmente por medio de una sobrepresión
mecánica. Estas plantas de filtración de tipo membrana tienen
grandes limitaciones operacionales porque no permiten la separación
de todos los componentes no deseados, por ejemplo debido a sus
dimensiones, que en algunos casos son excesivamente pequeñas, su
polaridad o su tensión superficial. Por tanto, estas plantas
solamente son adecuadas para poner en práctica procedimientos de
filtración dados del tipo descrito, por ejemplo, en las patentes IT
1.249.187 e IT 1.242.866.
Además, se conocen numerosas plantas basadas en
el principio de (ósmosis directa o inversa), pudiendo conseguir
dichas plantas la purificación de disoluciones, separando una
fracción permeada de una fracción retenida, por medio de una
membrana semipermeable. En particular, la ósmosis inversa es un
procedimiento de doble acción conocido que permite, por un lado, la
purificación de disoluciones, eliminando las sustancias no deseadas
(por ejemplo, sales) y, por otro lado, la concentración de
disoluciones, extrayendo agua u otro disolvente del producto
inicial.
En el sector enológico, la ósmosis inversa se
utiliza actualmente en métodos para concentrar vino o zumos de
frutas con un bajo contenido en azúcar, tal como se describe en la
patente de los EE.UU. 3.979.521, o con el fin de extraer ésteres
volátiles con un peso molecular bajo (tales como, por ejemplo,
antranilato de metilo) del vino o mosto, tal como se describe en la
patente de los EE.UU. 4.401.678, o con el fin de eliminar agua o una
parte más o menos importante del alcohol del vino, tal como se
describe en las patentes US 4.999.209, US 4.888.189, US 4.681.767,
FR 2.653.443, GB 2.133.418, IT 1.242.865, WO/03902 y WO/08783.
De la patente americana número US 5.480.665
también se conoce un método y un aparato para el tratamiento de
fluidos y, en particular vino, que puede separar una fracción
retenida de una fracción permeada en una unidad de ósmosis inversa.
Esta última recibe en su interior las sustancias no deseadas tales
como, por ejemplo, los componentes de acidez volátiles (acetato de
etilo y ácido acético) que entonces se eliminan por medio de un
tratamiento posterior. Para este fin, la fracción permeada se hace
pasar a través de una columna de adsorción que puede eliminar el
ácido acético por medio de resinas de intercambio aniónico y el
acetato de etilo por medio de hidrólisis.
Por tanto, con este tratamiento es posible
purificar, de las sustancias no deseadas, la fracción permeada que
se vuelve a introducir entonces en el vino, obteniéndose un producto
final que carece sustancialmente de acidez volátil. De manera
ventajosa, este método prevé también tratar la fracción permeada con
un procedimiento de destilación a baja temperatura con el fin de
eliminar CO_{2}, H_{2}S, acetaldehído u otros componentes
volátiles.
Los métodos de tratamiento del vino con el fin
rebajar la acidez total por medio de columnas de resina de
intercambio iónico ya se conocen en sí y por ejemplo se describen y
se ilustran en la patente US 4.205.092.
Los procedimientos para la separación de
sustancias no deseadas, descritos brevemente hasta ahora, han
demostrado en la práctica que no son satisfactorios en cuanto a su
realización. En otras palabras, con estos procedimientos y sus
plantas asociadas no es posible seleccionar adecuadamente sólo las
sustancias no deseadas y, por tanto, también se eliminan
inevitablemente junto con ellas sustancias que, por el contrario,
hacen una contribución positiva a la calidad del vino.
El documento
WO-A-9308257 describe la eliminación
de alcohol de disoluciones acuosas mediante la pervaporación con
agua sustancialmente pura como líquido de extracción.
En esta situación, la tarea subyacente de la
presente invención es eliminar los inconvenientes de la técnica
anterior mencionada anteriormente, proporcionando un procedimiento y
una planta para la separación de sustancias no deseadas de líquidos
alimentarios, en particular del vino, que permita una mejora en la
calidad del producto obtenido por medio de una acción mejorada que
supone una purificación selectiva sólo de las sustancias no
deseadas.
Otro objeto de la presente invención es el de
proporcionar un procedimiento y una planta para la separación de
sustancias no deseadas de líquidos alimentarios, en particular del
vino, que sea sencillo en lo referente a la construcción y
completamente fiable desde el punto de vista del funcionamiento.
Estos y otros objetos se logran todos mediante un
procedimiento para la separación de sustancias no deseadas de
líquidos alimentarios, en particular del vino, que se caracteriza
porque comprende las etapas de operación de: preparar dicho líquido
que se va a tratar dentro de un recipiente; transportar dicho
líquido que se va a tratar a una unidad de filtración dotada de
membranas hidrófobas que tienen orificios para atrapar gas y junto a
las que pueden pasar, en un primer lado, dicho líquido que se va a
tratar y, en un segundo lado, un fluido de extracción que tiene un
contenido alcohólico sustancialmente parecido al de dicho líquido
que se va a tratar y que se hace circular en un circuito de
purificación; eliminar las sustancias volátiles no deseadas de dicho
líquido que se va a tratar por medio de evaporación y posterior
difusión de las mismas en el gas atrapado en las membranas y la
posterior condensación de las sustancias volátiles en el segundo
lado de las membranas, con la formación de un fluido contaminado,
formado por el fluido de extracción y las sustancias volátiles
permeadas, y una fracción retenida, formada por el líquido tratado,
purificado de las sustancias volátiles permeadas.
Según la invención, dichos objetos también pueden
lograrse por medio de una planta para la separación de sustancias no
deseadas de líquidos alimentarios, en particular del vino,
caracterizada porque comprende un recipiente para dicho líquido que
se va a tratar, una unidad de filtración dotada de membranas
hidrófobas que tienen orificios para atrapar gas, un primer medio de
circulación para transportar el vino que se va a tratar a través de
la unidad de filtración, haciéndolo pasar junto a un primer lado de
las membranas; un segundo medio de circulación para producir el
flujo de un fluido de extracción, que tiene un contenido alcohólico
sustancialmente similar al de dicho líquido que se va a tratar en un
circuito de purificación a través de la unidad de filtración,
haciéndolo pasar junto al segundo lado de la membrana; eliminando
las membranas de dicho líquido que se va a tratar las sustancias
volátiles no deseadas por medio de evaporación y posterior difusión
de las mismas en el gas atrapado en las membranas y la posterior
condensación de las mismas en el segundo lado de las membranas, con
la formación de un fluido contaminado formado por el fluido de
extracción enriquecido con las sustancias volátiles perneadas, y una
fracción retenida formada por el vino tratado purificado de las
sustancias volátiles; suministrando el circuito de purificación por
medio del segundo medio de circulación al menos una unidad para la
separación de las sustancias volátiles del fluido contaminado.
Este procedimiento y esta planta permiten una
mejora efectiva en la calidad del vino tratado y son particularmente
adecuados para su uso con vinos que tienen un contenido excesivo de
acidez volátil.
Las características técnicas de la invención,
según los objetos anteriormente mencionados, puede determinarse
claramente a partir del contenido de las reivindicaciones de más
adelante y las ventajas de las mismas surgirán más claramente a
partir de la descripción detallada que sigue, con referencia a los
dibujos adjuntos, que muestran un ejemplo no limitante, meramente a
modo de ejemplo de la realización de la misma y en el que:
La figura 1 muestra un diagrama lógico funcional
del procedimiento y la planta para la separación de sustancias no
deseadas de líquidos alimentarios, en particular del vino, según la
presente invención;
la figura 2 es una ilustración esquemática del
principio de funcionamiento de las membranas hidrófobas usadas en el
procedimiento y en la planta en cuestión.
Con referencia a las figuras adjuntas, 1 indica
la planta en su totalidad para poner en práctica un procedimiento
para la separación de sustancias no deseadas de líquidos
alimentarios, en particular del vino, según la presente
invención.
Se pretende utilizar la planta 1 en la industria
alimentaria en general y, en particular, en el sector enológico, con
el fin tratar un número muy amplio de diferentes tipos de líquidos
alimentarios. A continuación, para la simplicidad de la descripción,
sólo se hará referencia al ejemplo de un producto enológico, tal
como vino o mosto de vino, sin que, como resultado, el uso de esta
planta con otros líquidos alimentarios se aparte del alcance
protector de la presente patente.
La planta 1 comprende esencialmente un recipiente
2 para el vino V que se va a tratar, una unidad 3 que tiene
membranas 4 hidrófobas con orificios para atrapar un gas G y cuya
función y estructura se describirán más claramente a continuación, y
un primer medio 6 de circulación para hacer que el vino V fluya a
través de la unidad 3, haciéndolo pasar junto a un primer lado 4' de
las membranas 4.
Por el contrario, junto al segundo lado 4'' de
las membranas 4 pasa un fluido L de extracción que se transporta
mediante un segundo medio 7 de circulación dentro de un circuito 8
de purificación cerrado. El fluido L de extracción consiste en una
disolución líquida que tiene un contenido alcohólico sustancialmente
similar al del vino V que puede obtenerse, por ejemplo, tal como se
verá más adelante, también con una parte del vino que carece de
sustancias no deseadas.
Las membranas 4, que son del tipo comercializado,
por ejemplo, por GORE TEX o PALL y ya conocidas en el sector
industrial y en el campo médico, son hidrófobas, es decir, consisten
en polímeros hidrófobos con un alto peso molecular, generalmente
polipropileno o politetrafluoroetileno, formando una estructura
tridimensional con poros que tienen un diámetro preferiblemente en
la región de un décimo de un micrómetro, que puede atrapar dentro de
ellos el gas, que generalmente consiste en aire. Esta estructura,
tal como se sabe, es impermeable al agua, pero permeable a los
gases. Estas mismas membranas compuestas por material hidrófobo
(membranas de permeación) difieren entre sí generalmente en cuanto
al espesor, permeabilidad al aire, diámetro de los poros, etc.
La figura 2 muestra de manera esquemática una
membrana 4 del tipo anteriormente mencionado, junto a la que pasa de
manera tangencial, por ambos lados 4', 4'', el vino V y el fluido L
de extracción, respectivamente.
El paso de un lado al otro de la membrana 4 de
una o más sustancias se produce sustancialmente de acuerdo con el
principio de ósmosis (directa), mediante el cual una membrana
semipermeable colocada de manera que se establezca contacto con y
separe dos disoluciones que tienen un soluto con diferente
concentración, permite, en condiciones dadas, el flujo a su través
del disolvente desde un lado al otro de la membrana, de manera que
se reestablezca una concentración igual en las dos disoluciones.
Sin embargo, en la planta 1 y en el procedimiento
en cuestión, las membranas 4 del tipo anteriormente descrito no
participan directamente en la eliminación de las sustancias no
deseadas por medio de una acción selectiva debido a sus
características intrínsecas, como ocurre por el contrario en el caso
en el que se usen membranas osmóticas.
Las membranas 4 usadas en el procedimiento y en
la planta según la presente invención regulan el flujo a su través
de las sustancias volátiles no deseadas que están presentes en el
vino en una concentración superior en el fluido L de extracción, por
medio de un mecanismo complejo que se ilustra esquemáticamente en la
figura 2. Este mecanismo, que se conoce en sí, prevé la evaporación
de una o más sustancias volátiles no deseadas (por ejemplo, ácido
acético, acetato de etilo, acetaldehído, sustancias volátiles con un
olor no deseado, etc.) en el primer lado 4' de la membrana 4, por
tanto, la difusión dentro del gas G retenido en los poros 5 y luego
la condensación de los mismos en el segundo lado 4'' de la membrana
4, de manera que entonces se evacue mediante el fluido de extracción
que circula en el circuito 8 de purificación.
De acuerdo con el principio físico que forma la
base de funcionamiento de la membrana, el flujo a su través de las
sustancias volátiles se regula mediante el valor de las presiones
parciales de los componentes individuales de los dos líquidos en los
lados de la membrana.
La acción de la membrana 4 básicamente da como
resultado la formación de un fluido L' contaminado que se compone
del fluido L de extracción enriquecido con las sustancias volátiles
que han pasado a través de la membrana 4, y una fracción retenida
compuesta por el vino V' tratado, purificado de las sustancias
volátiles.
En este momento, según el diagrama de la planta
ilustrado en la fig. 1, el fluido L' contaminado que avanza en el
circuito 8 de purificación se hace pasar a través de la unidad 9 de
separación, que tiene el fin de eliminar las sustancias volátiles y
regenerar de esta manera el fluido L de extracción.
De manera ventajosa, la unidad 9 de separación
puede formarse por medio de una columna de filtración de resina de
intercambio aniónico (tal como se indica en la figura 1),
particularmente adecuada para eliminar ácido acético y/o acetato de
etilo por medio de sitios básicos que tienen una acción
electrostática con, por ejemplo, grupos NH3+. Alternativamente, o en
paralelo, el fluido L' contaminado también puede enviarse a una
columna de destilación (no se muestra puesto que es de un tipo
conocido en sí) con el fin de extraer acetaldehído, o H_{2}S, o
determinados ésteres volátiles responsables de aromas desagradables.
Obviamente, la purificación del fluido contaminado también puede
obtenerse por medio de procedimientos de filtración en que
participan resinas de intercambio iónico o usando otros métodos
tales como la adsorción sobre polímeros, extracción con disolventes,
o similares.
La presente invención también se refiere a un
procedimiento para la separación de sustancias no deseadas de
líquidos alimentarios, en particular que puede ponerse en práctica
por medio de la planta 1 descrita anteriormente, que se ilustra en
la figura 1 adjunta.
Desde el punto de vista operacional, comprende,
según la invención, las etapas de preparar el vino V que se va a
tratar dentro del recipiente 2, trasportar posteriormente un flujo
de este vino V al interior de la unidad 3 descrita anteriormente y
eliminar posteriormente del mismo las sustancias volátiles no
deseadas por medio del paso de dichas sustancias a través de las
membranas 4 hidrófobas de la manera anteriormente descrita. Por
tanto, estas etapas dan como resultado la formación de un fluido L'
contaminado, compuesto por el fluido L de extracción y las
sustancias volátiles no deseadas, y una fracción retenida formada
por el vino V' tratado, purificado de dichas sustancias volátiles no
deseadas.
En este momento, sigue la etapa final de volver a
introducir el vino V' tratado dentro del recipiente 2. Este ciclo se
repite hasta que dentro del recipiente haya una concentración de las
sustancias no deseadas individuales que sea suficientemente baja,
por ejemplo, inferior a un valor umbral predeterminado.
De manera ventajosa, según un rasgo
característico adicional del presente procedimiento, el fluido L'
contaminado se somete de nuevo a una etapa que implica transportarlo
al interior de la unidad 9 de separación anteriormente indicada,
donde se somete a una etapa que implica eliminar las sustancias
volátiles no deseadas. Entonces esto se sigue por una etapa que
implica el volver a introducir el fluido L de extracción regenerado
dentro del circuito 8 de purificación.
La etapa que implica eliminar las sustancias
volátiles del fluido L de extracción puede obtenerse por medio de un
procedimiento de intercambio iónico o por medio de un procedimiento
de destilación.
Por tanto, la invención así concebida logra los
objetos predefinidos.
Obviamente, durante su realización práctica, la
invención también puede asumir formas y configuraciones diferentes
de las anteriormente ilustradas sin apartarse así del alcance de la
protección.
Además, todos los detalles pueden sustituirse por
elementos técnicamente equivalentes y las dimensiones, formas y
materiales usados pueden ser cualquiera según los requisitos y, en
particular, puede usarse tanto metal como plástico.
Claims (14)
1. Procedimiento para la separación de sustancias
no deseadas de líquidos alimentarios, en particular del vino,
caracterizado porque comprende las siguientes etapas de
operación:
- -
- preparar dicho líquido (V) que se va a tratar dentro de un recipiente (2);
- -
- transportar dicho líquido (V) que se va a tratar a una unidad (3) con membranas (4) hidrófobas que tienen orificios (5) para atrapar el gas (G) y junto a las que pueden pasar, en un primer lado (4'), dicho líquido (V) que se va a tratar y, en un segundo lado (4''), un fluido (L) de extracción que tiene un contenido alcohólico sustancialmente similar al de dicho líquido (V) que se va a tratar y se hace circular dentro un circuito (8) de purificación;
- -
- eliminar las sustancias volátiles no deseadas de dicho líquido (V) que se va a tratar, por medio de evaporación y posterior difusión de las mismas en dicho gas (G) atrapado en dichas membranas (4) y posterior condensación de dichas sustancias volátiles en el segundo lado (4'') de las membranas (4), con la formación de un fluido (L') contaminado formado por dicho fluido (L) de extracción y por las sustancias volátiles permeadas, y una fracción retenida formada por dicho líquido (V') tratado, purificado de dichas sustancias volátiles permeadas.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho líquido es vino y porque también
comprende la etapa de volver a introducir dicho vino (V') tratado
dentro de dicho recipiente (2).
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque también comprende las etapas de:
- -
- transportar dicho fluido (L') contaminado a una unidad (9) de separación por medio de dicho circuito (8) de purificación;
- -
- eliminar dichas sustancias volátiles de dicho fluido (L') contaminado con la regeneración posterior de dicho fluido (L) de extracción;
- -
- volver a introducir dicho fluido (L) de extracción regenerado en dicho circuito (8) de purificación.
4. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque las sustancias volátiles no deseadas
consisten en uno o más componentes contenidos en la familia que
comprende: ácido acético, acetato de etilo, acetaldehído, dióxido de
azufre, compuestos orgánicos sulfurados u otros compuestos volátiles
no deseados.
5. Procedimiento según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho
fluido (L) de extracción consiste en vino carente de dichas
sustancias no deseadas.
6. Procedimiento según la reivindicación 3,
caracterizado porque dicha etapa de eliminar dichas
sustancias volátiles de dicho fluido (L') contaminado se obtiene por
medio de intercambio iónico, en particular intercambio aniónico.
7. Procedimiento según uno o más de las
reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado porque dichas etapas
se repiten de forma cíclica.
8. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichas membranas (4) consisten en
polímeros hidrófobos con un peso molecular alto, tales como
polipropileno o politetrafluoroetileno.
9. Planta para la separación de sustancias no
deseadas de líquidos alimentarios, en particular del vino,
caracterizada porque comprende:
- -
- un recipiente (2) para dicho líquido (V) que se va a tratar;
- -
- una unidad (3) que tiene membranas (4) hidrófobas con orificios para atrapar gas (G);
- -
- un primer medio (6) de circulación para transportar dicho líquido (V) que se va a tratar a través de dicha unidad (3), haciéndolo pasar junto a un primer lado (4') de dichas membranas (4);
- -
- un segundo medio (7) de circulación para producir el flujo de un fluido (L) de extracción que tiene un contenido alcohólico sustancialmente similar al de dicho líquido (V) que se va a tratar, dentro de un circuito (3) de purificación a través de dicha unidad (3), haciéndolo pasar junto al segundo lado (4'') de dichas membranas (4);
eliminando dichas membranas (4) de dicho líquido
(V) que se va a tratar dichas sustancias volátiles no deseadas por
medio de evaporación y posterior difusión de las mismas en el gas
(G) atrapado en dichas membranas (4) y posterior condensación de las
mismas en el dicho segundo lado (4'') de dichas membranas (4), con
la formación de un fluido (L') contaminado formado por dicho fluido
(L) de extracción enriquecido con dichas sustancias volátiles
permeadas, y una fracción (V') retenida formada por dicho vino (V')
tratado, purificado de dichas sustancias volá-
tiles;
tiles;
suministrando dicho circuito (8) de purificación
por medio de dicho segundo medio (7) de circulación al menos una
unidad (9) para la separación de dichas sustancias volátiles de
dicho fluido (L') contaminado.
10. Planta según la reivindicación 9,
caracterizada porque dicha unidad (9) de separación consiste
en una columna de filtración de resina de intercambio iónico.
11. Planta según la reivindicación 9,
caracterizada porque dicha unidad (9) de separación consiste
en una columna de destilación.
12. Planta según la reivindicación 9,
caracterizada porque dicha unidad (9) de separación consiste
en una unidad de filtración de resina de intercambio iónico o una
unidad para la adsorción sobre polímeros.
13. Planta según la reivindicación 9,
caracterizada porque dichas membranas (4) están formadas por
polímeros hidrófobos con un peso molecular alto, tales como
polipropileno o politetrafluoroetileno.
14. Planta según la reivindicación 9,
caracterizada porque dicho circuito (8) de purificación es un
circuito cerrado.
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