ITPD20120332A1 - Procedimento ed impianto per l'estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare ed in particolare da un vino - Google Patents

Procedimento ed impianto per l'estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare ed in particolare da un vino Download PDF

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ITPD20120332A1
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Description

PROCEDIMENTO ED IMPIANTO PER L’ESTRAZIONE DI COMPOSTI ACIDI INDESIDERATI DA UN LIQUIDO ALIMENTARE ED IN PARTICOLARE DA UN VINO
D E S C R I Z I O N E
Campo di applicazione
La presente invenzione concerne un procedimento ed un impianto per la estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare ed in particolare da un vino.
L'invenzione di cui trattasi à ̈ destinata ad essere vantaggiosamente impiegata nel settore delle bevande alcoliche ed analcoliche per la rimozione di uno o più composti acidi indesiderati presenti in concentrazioni indesiderate in una bevanda. In particolare, la presente invenzione à ̈ destinata ad essere impiegata in campo enologico per ridurre la concentrazione di composti che determinano l’acidità volatile del vino, al fine di migliorare le caratteristiche organolettiche di quest’ultimo.
Stato della tecnica
Il problema della estrazione di composti acidi indesiderati da liquidi alimentari à ̈ stato affrontato in molti settori della tecnica e particolarmente nel settore delle bevande alcoliche ed analcoliche, come ad esempio i succhi di frutta ed il vino.
In particolare nel settore enologico à ̈ molto sentito il problema della estrazione di composti acidi presenti in soluzione nel vino, quali l’acetato di etile, l’acido acetico ed altri acidi carbossilici omologhi, che si formano durante la fermentazione o in stadi successivi del processo di vinificazione e che determinano la cosiddetta acidità volatile del vino.
Un eccesso di acidità volatile in un vino, infatti, influisce negativamente sulle caratteristiche organolettiche dello stesso, rendendolo poco gradevole al gusto e all’olfatto. Tale alterazione può essere in particolare accentuata dalla presenza in concentrazioni eccessive di acetato di etile.
Una semplice tecnica frequentemente usata dai produttori di vino per ovviare al suddetto problema consiste nel miscelare il vino avente una eccessiva acidità volatile con un vino avente una bassa acidità volatile, al fine di ottenere un prodotto finale con una acidità volatile complessiva inferiore ad un valore limite considerato accettabile.
L’esito della suddetta miscelazione non à ̈ tuttavia prevedibile ed il vino così ottenuto potrebbe presentare proprietà organolettiche non soddisfacenti.
Negli anni, sono stati quindi messi a punto numerosi procedimenti ed impianti atti ad essere impiegati per estrarre i composti acidi indesiderati da vini aventi una acidità volatile eccessiva, al fine di migliorare le caratteristiche sensoriali e la qualità complessiva di questi ultimi.
Tali procedimenti prevedono generalmente la separazione dei composti acidi indesiderati dal vino attraverso l’utilizzo di membrane, realizzate con materiali e morfologia tali da favorire l’estrazione quanto più possibile selettiva di specifici composti predefiniti.
Sono noti ad esempio dalla domanda di brevetto WO 03/074650 un impianto ed un procedimento atti ad essere impiegati per la riduzione dell’acidità volatile di un vino. Il procedimento ivi descritto comprende una prima fase di separazione del vino da trattare in un primo concentrato ed in un primo permeato, in cui sono contenuti i composti acidi indesiderati, ed una seconda fase di separazione del primo permeato a sua volta in un secondo concentrato, in cui sono contenuti i suddetti composti indesiderati, ed un secondo permeato che comprende il solvente e soluti da conservare nel vino. Il secondo permeato così ottenuto à ̈ ricongiunto con il primo concentrato per ottenere un vino avente ridotta acidità volatile.
La prima e la seconda fase di separazione sono realizzate mediante rispettive membrane che, a seconda delle dimensioni delle molecole dei composti acidi che si desidera rimuovere dal vino, possono essere membrane di osmosi inversa, di nanofiltrazione o di ultrafiltrazione.
La domanda di brevetto WO 03/074650 insegna inoltre a neutralizzare il primo permeato introducendo in quest’ultimo un additivo ad elevato valore di pH, quale ad esempio carbonato di calcio.
Il procedimento sopra brevemente descritto si à ̈ dimostrato tuttavia nella pratica non scevro di inconvenienti.
Il principale inconveniente consiste nella scarsa efficienza di tale procedimento il quale risulta non sufficientemente performante, essendo particolarmente difficile rimuovere elevate percentuali di composti acidi indesiderati mediante semplice filtrazione.
Inoltre, gli additivi ad elevato valore di pH che vengono addizionati nel primo permeato per neutralizzarlo, quale in particolare il carbonato di calcio, possono permanere nel secondo permeato ed essere quindi presenti nel vino al termine del trattamento. Tali additivi possono influire negativamente sulle proprietà organolettiche del vino trattato e possono dare luogo a precipitati.
Sono inoltre noti procedimenti ed impianti per la riduzione dell’acidità volatile dei vini i quali utilizzano resine a scambio ionico, ovvero in particolare resine anioniche particolarmente adatte a rimuovere acido acetico e/o acetato di etile, come ad esempio descritto nel brevetto US 5480665. Più in dettaglio, nei procedimenti noti sopra menzionati il vino da trattare, o un permeato da esso estratto, à ̈ fatto fluire ciclicamente attraverso le resine a scambio ionico, per favorire l’asportazione selettiva dal vino degli ioni responsabili dell’acidità volatile, riducendo in tal modo l’acidità del vino.
Questi ultimi procedimenti ed impianti sono tuttavia di difficile gestione. In particolare risulta particolarmente difficile selezionare con accuratezza i composti acidi che vengono rimossi mediante le resine a scambio ionico, con il rischio che, unitamente ai composti indesiderati, vengano estratti anche composti che dovrebbero di preferenza permanere nel vino, a discapito quindi della qualità sensoriale, ovvero delle proprietà organolettiche, del vino trattato.
Inoltre, l†̃impiego di resine cationiche può provocare la cessione da parte delle stesse di sostanze maleodoranti, le quali incidono negativamente sulla qualità del prodotto trattato, comportandone un conseguente deprezzamento.
Altri procedimenti ed impianti di tipo noto per la estrazione di composti acidi dal vino manifestanti gli stessi inconvenienti sopra citati sono ulteriormente descritti nei brevetti EP 1146115 e US 7651616.
Presentazione dell’invenzione
In questa situazione il problema alla base della presente invenzione à ̈ quello di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota sopra citata, mettendo a disposizione un procedimento per la estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare ed in particolare da un vino o da un mosto d’uva, il quale sia altamente selettivo, consentendo di estrarre dal liquido alimentare da trattare, ed in particolare dal vino, predefiniti composti acidi indesiderati.
Un altro scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un procedimento per la estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare ed in particolare da un vino o da un mosto d’uva che sia di facile gestione.
Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un procedimento ed un impianto per la estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare ed in particolare da un vino o da un mosto d’uva che consentano di migliorare l’efficienza di rimozione dei suddetti composti acidi indesiderati.
Un altro scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un procedimento ed un impianto per la estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare ed in particolare da un vino o da un mosto d’uva i quali non influiscano negativamente sulle proprietà organolettiche del liquido al termine del trattamento.
Un ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un impianto per la estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare ed in particolare da un vino o da un mosto d’uva costruttivamente semplice ed operativamente del tutto affidabile.
Breve descrizione dei disegni
Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sottoriportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:
la FIG.1 mostra uno schema logico funzionale dell'impianto per la estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare, in particolare da un vino, oggetto della presente invenzione, in accordo con una prima forma di realizzazione;
la FIG.2 mostra uno schema logico funzionale dell'impianto per la estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare, in particolare da un vino, oggetto della presente invenzione, in accordo con una seconda forma di realizzazione;
la FIG. 3 mostra una rappresentazione schematica del principio di funzionamento dell’unità di elettrodialisi prevista nell’impianto oggetto della presente invenzione.
Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferita Con riferimento alle figure allegate, Ã ̈ stato globalmente indicato con 1 l'impianto per la estrazione di composti acidi indesiderati da liquidi alimentari, oggetto della presente invenzione.
Tale impianto 1 à ̈ destinato ad essere utilizzato in generale nell'industria alimentare, ed in particolare in quella enologica, per trattare numerose tipologie di liquidi. Nel seguito, per semplicità di esposizione, si farà riferimento al solo caso di un prodotto enologico, quale un vino o un mosto d’uva, dal quale à ̈ estratto in particolare acido acetico per ridurre l’acidità volatile del vino stesso, intendendosi comunque che l'impiego di tale impianto possa essere associato anche ad altri liquidi alimentari per estrarre acido acetico od altri composti acidi indesiderati senza per questo uscire dall'ambito di protezione della presente privativa.
Inoltre, ove nella presente trattazione si farà riferimento ad un vino, si intenderà riferirsi ad un prodotto enologico in genere, quale anche un mosto d’uva.
L'impianto 1 comprende un primo serbatoio 2 di contenimento di un liquido alimentare da trattare L contenente uno o più composti acidi indesiderati, in forma di soluti.
Preferibilmente, l’impianto 1 à ̈ ottimizzato per estrarre uno specifico e predeterminato composto acido indesiderato.
In particolare, il composto acido indesiderato potrà essere già presente nel liquido alimentare da trattare L, oppure potrà essere un composto acido derivato da un diverso composto non acido indesiderato presente nel liquido alimentare da trattare L. Ad esempio, il composto acido indesiderato estratto dal liquido alimentare L potrà essere acido acetico derivante dall’acetato di etile per mezzo di una reazione di idrolisi, mediante la quale l’acetato di etile à ̈ trasformato in etanolo ed acido acetico.
Pertanto, mediante l’impianto 1 ed il procedimento secondo la presente invenzione à ̈ possibile ridurre la concentrazione anche di composti non acidi indesiderati presenti nel liquido alimentare da trattare L, quali ad esempio l’acetato di etile.
Allo scopo, Ã ̈ infatti sufficiente rimuovere dal liquido alimentare da trattare L un composto acido ottenuto dalla trasformazione (spontanea o appositamente indotta) di un composto non acido indesiderato presente nel liquido alimentare da trattare L.
L’impianto 1 comprende inoltre una unità di separazione a membrana 3 atta a separare il liquido alimentare da trattare L in un ritentato R ed in un permeato P.
A valle dell’unità di separazione a membrana 3, il composto acido che si desidera rimuovere dal liquido alimentare L à ̈ principalmente contenuto nel permeato P. Il ritentato R contiene la maggior parte dei soluti che devono essere mantenuti di preferenza nel liquido alimentare, ovvero in particolare nel caso di un vino quei composti che conferiscono struttura, gusto, aroma, colore al vino, definendone le proprietà organolettiche. Come verrà meglio specificato nel seguito, infatti, il ritentato R à ̈ destinato ad essere ricombinato con il permeato deacidificato al termine del trattamento per ottenere il liquido alimentare deacidificato.
L’unità di separazione a membrana 3 comprende una o più membrane, le quali, in funzione del composto che si desidera estrarre dal liquido da trattare e, in particolare, in funzione delle dimensioni delle molecole di tale composto, potranno essere ad esempio membrane di nanofiltrazione, membrane di ultrafiltrazione, o membrane di osmosi inversa.
In accordo con una forma di realizzazione preferenziale dell’impianto 1 secondo la presente invenzione, l’unità di separazione a membrana 3 à ̈ una unità di osmosi inversa, e la membrana (o le membrane) in essa prevista à ̈ una membrana di osmosi inversa.
Tale membrana, infatti, garantisce una selettività ottimale nei confronti dei composti acidi indesiderati, evitando che possano essere trasferiti nel permeato P composti che invece dovrebbero essere trattenuti di preferenza nel ritentato R, per permanere nel liquido alimentare al termine del trattamento come verrà chiarito nel seguito.
Il liquido alimentare ottenuto al termine del trattamento presenterà solamente una concentrazione ridotta dei composti acidi indesiderati, mentre manterrà sostanzialmente inalterate le sue restanti caratteristiche composizionali.
In particolare, il tipo di membrana di osmosi inversa scelta per essere impiegata nell’unità di separazione 3 dell’impianto 1 determina quale composto indesiderato viene trasferito al permeato P, ovvero determina la selettività del procedimento di estrazione realizzato mediante l’impianto 1.
Nel caso ad esempio in cui il liquido alimentare sia un vino ed il composto acido indesiderato da estrarre sia acido acetico, l’utilizzo di una membrana di osmosi inversa nella unità di separazione 3 assicura che sostanzialmente solo l’acido acetico venga trasferito nel permeato P, mentre altri acidi, aventi pur sempre molecole di ridotte dimensioni, quale ad esempio l’acido lattico, e che devono essere mantenuti di preferenza nel vino al termine del trattamento, siano trattenuti nel ritentato R.
La membrana di osmosi inversa potrà presentare una reiezione maggiore dell’acido acetico, rispetto, ad esempio, ad una membrana di nanofiltrazione, trattenendo nel ritentato R finanche il 20-25% di acido acetico, a discapito dell’efficienza del procedimento complessivo di estrazione dell’acido acetico.
Tuttavia à ̈ comunque preferibile l’uso di tale membrana per la sua ottimale selettività, con i vantaggi sopra specificati che ne derivano.
Una membrana di osmosi inversa che può essere vantaggiosamente impiegata nell’impianto 1 in accordo con la presente invenzione à ̈ ad esempio una membrana a film sottile (TFM) avente una reiezione media del 99% su 2000 ppm di NaCl a 25°C e a 2,930 KPa.
L’impianto 1 comprende primi mezzi di circolazione 4 atti a ricevere il liquido alimentare da trattare L dal primo serbatoio 2 ed a convogliarlo attraverso l’unità di separazione a membrana 3, affinché venga separato in quest’ultima nel ritentato R e nel permeato P. Vantaggiosamente, i primi mezzi di circolazione 4 comprendono una prima condotta 4’ di trasporto del liquido alimentare da trattare L dal primo serbatoio 2 all’unità di separazione a membrana 3 ed una pompa 4’’ posta ad intercettazione della prima condotta 4’ ed atta ad inviare il liquido da trattare L in pressione all’unità di separazione. Preferibilmente, quando l’unità di separazione a membrana 3 à ̈ una unità di osmosi inversa, la pompa 4’’ à ̈ atta ad inviare il liquido da trattare L all’unità di separazione 3 con una pressione compresa tra 40 ed 80 bar.
In accordo con l’idea alla base della presente invenzione, l’impianto 1 comprende inoltre una unità di dosaggio 5 di almeno un composto di neutralizzazione N, la quale unità di disaggio 5 à ̈ atta a dosare ed a rilasciare nel permeato P una dose di uno o più composti di neutralizzazione N atti a reagire con il composto o con i composti acidi indesiderati per formare un corrispondente sale del composto acido indesiderato ed ottenere con ciò un permeato neutralizzato Pn avente un valore di pH desiderato e predefinito.
In particolare, il composto di neutralizzazione N destinato ad essere addizionato al permeato P comprende una o più basi, uno o più sali oppure una miscela di una o più basi con uno o più sali.
Vantaggiosamente, il composto di neutralizzazione N impiegato nell’impianto 1 e nel procedimento per l’estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare secondo la presente invenzione comprende una o più basi, e, preferibilmente, un’unica base, come meglio specificato nel seguito, intendendosi tuttavia che il medesimo composto di neutralizzazione N possa comprendere uno o più sali o una miscela di una o più basi con uno o più sali, senza per questo uscire dall’ambito di tutela definito dalla presente privativa.
L’impianto 1 comprende inoltre una unità di elettrodialisi 6, la quale à ̈ atta a ricevere il permeato neutralizzato Pn. Mediante l’unità di elettrodialisi 6, gli ioni del sale formatosi a valle della unità di dosaggio 5 (per reazione del composto di neutralizzazione N con il composto acido indesiderato) sono estratti dal permeato neutralizzato Pn, come meglio specificato nel seguito. L’unità di elettrodialisi 6 à ̈ quindi atta a separare il permeato neutralizzato Pn in un concentrato C, contenente gli ioni del suddetto sale, ed in un permeato deacidificato Pd, sostanzialmente privo degli ioni del sale, dal quale sono stati quindi estratti gli anioni (in particolare lo ione acetato) ed i cationi utilizzati per la realizzazione della precedente fase di neutralizzazione.
Più in dettaglio, nell’unità di elettrodialisi 6 gli ioni dei sali formatisi a valle dell’unità di dosaggio 5, presenti nel permeato neutralizzato Pn, sono trasferiti ad un liquido estrattore E, il quale, arricchito dei suddetti ioni, forma il concentrato C, come meglio spiegato nel seguito.
Sono inoltre previsti secondi mezzi di circolazione 7 per far circolare il permeato P ed il permeato neutralizzato Pn dalla unità di separazione a membrana 3 attraverso l’unità di dosaggio 5 ed attraverso l’unità di elettrodialisi 6.
In accordo con una prima forma di realizzazione dell’impianto secondo la presente invenzione, illustrata nella Figura 1, i secondi mezzi di circolazione 7 comprendono una seconda condotta 7’ collegata all’unità di separazione 3, per ricevere da quest’ultima il permeato P, all’unità di disaggio 5, per ricevere da quest’ultima il composto di neutralizzazione e collegata, a valle dell’unità di dosaggio 5, all’unità di elettrodialisi per cedere il permeato neutralizzato Pn a quest’ultima.
Diversamente, in accordo con una ulteriore forma di realizzazione dell’impianto 1 secondo la presente invenzione, illustrata nella Figura 2, qualora la neutralizzazione del permeato P venga effettuata in batch, come meglio spiegato nel seguito, i secondi mezzi di circolazione 7 potranno comprendere un secondo serbatoio 8 di contenimento del permeato P. L’unità di dosaggio 5 à ̈ in tal caso atta a dosare ed a rilasciare dosi del composto di neutralizzazione N nel permeato P contenuto nel secondo serbatoio 8.
Vantaggiosamente l’impianto 1 comprende inoltre mezzi di ricircolo 9, i quali comprendono una terza condotta 9’ che collega idraulicamente l’unità di elettrodialisi 6 con il primo serbatoio 2 per trasportare il permeato deacidificato Pd dall’unità di elettrodialisi 6 al primo serbatoio 2 e reimmettere il permeato deacidificato Pd nel liquido da trattare. I mezzi di ricircolo 9 possono inoltre comprendere una quarta condotta 9’’ che collega idraulicamente l’unità di separazione a membrana 3 con il primo serbatoio 2 (o con la terza condotta 9’) per trasportare il ritentato R dall’unità di separazione 3 al primo serbatoio 2 (o alla terza condotta 9’) e reimmettere il ritentato R nel liquido da trattare, qualora anche il ritentato R venga fatto ricircolare nell’impianto 1.
L’impianto 1 comprende inoltre mezzi di ricongiungimento del ritentato R con il permeato deacidificato Pd per ottenere il liquido alimentare deacidificato.
Quando infatti la concentrazione del composto acido indesiderato nel permeato Pd deacidificato à ̈ inferiore rispetto ad un valore limite massimo prestabilito, il ritentato R à ̈ miscelato con il permeato deacidificato Pd per ottenere il liquido alimentare deacidificato. In particolare, i mezzi di ricongiungimento potranno essere definiti dalla terza condotta 9’ di reimmissione del permeato deacidificato Pd nel primo serbatoio 2, dalla quarta condotta 9’’ di riversamento del ritentato R nel primo serbatoio 2 o nella terza condotta 9’ e dal primo serbatoio 2 stesso, oppure potranno essere definiti da condotte dedicate non illustrate negli allegati disegni.
Forma oggetto della presente invenzione anche un procedimento per l’estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare, ed in particolare da un vino, destinato ad essere realizzato in particolare mediante un impianto 1 del tipo sopra descritto, di cui si manterranno nel seguito i medesimi riferimenti.
Nel seguito si farà riferimento all’impiego del procedimento secondo la presente invenzione per l’estrazione di un singolo composto acido indesiderato, intendendosi tuttavia che il processo secondo la presente invenzione possa essere ottimizzato anche per l’estrazione contemporanea di più composti acidi indesiderati.
Inoltre, mediante il presente procedimento, contestualmente al composto acido indesiderato (o ai composti acidi indesiderati), potranno essere rimossi composti diversi, anche non acidi.
Il procedimento in accordo con la presente invenzione comprende una prima fase operativa di predisposizione, nel primo serbatoio 2, di un liquido alimentare da trattare L, comprendente un composto acido indesiderato, in una concentrazione iniziale.
E’ inoltre previsto il convogliamento del liquido alimentare da trattare L all’unità di separazione a membrana 3 e la separazione, in quest’ultima, del liquido alimentare da trattare L in un ritentato R ed in un permeato P, con il composto acido indesiderato principalmente contenuto nel permeato P, come precedentemente specificato.
Preferibilmente la separazione à ̈ effettuata mediante osmosi inversa, la quale garantisce una ottimale selettività dei composti che possono attraversare la membrana di osmosi inversa e vengono quindi trasferiti nel permeato P.
E’ quindi prevista la neutralizzazione dell’acidità del permeato P, mediante l’addizione di uno o più composti di neutralizzazione N (preferibilmente di un solo composto di neutralizzazione N) al permeato P. Il composto di neutralizzazione N addizionato al permeato P reagisce con il composto acido indesiderato contenuto nel permeato P per formare un rispettivo sale con quest’ultimo.
Come precedentemente specificato, il composto di neutralizzazione N comprende, in particolare, una base, un sale o una miscela di una base e di un sale. Preferibilmente, il composto di neutralizzazione comprende una base.
La fase operativa di neutralizzazione porta alla formazione di un permeato neutralizzato Pn. Il permeato neutralizzato Pn così ottenuto presenta vantaggiosamente un pH compreso tra 4 e 8, e preferibilmente presenta un pH pari a 5 circa.
In particolare, la neutralizzazione dell’acidità del permeato P potrà avvenire in continuo. In tal caso, l’addizione del composto di neutralizzazione N al permeato P potrà essere effettuata introducendo tale composto N nel permeato P fintantoché quest’ultimo fluisce dall’unità di separazione 3 verso l’unità di elettrodialisi 6, ad esempio attraverso la seconda condotta 7’. Diversamente, la neutralizzazione dell’acidità del permeato P potrà avvenire in batch. In quest’ultimo caso il permeato P in uscita dall’unità di separazione a membrana 3 à ̈ raccolto nel secondo serbatoio 8 ed il composto di neutralizzazione N à ̈ addizionato al permeato P nel secondo serbatoio 8.
Il procedimento secondo la presente invenzione comprende inoltre il convogliamento del permeato neutralizzato Pn all’unità di elettrodialisi 6, ove à ̈ prevista l’estrazione almeno parziale degli ioni derivanti dalla dissociazione del suddetto sale dal permeato neutralizzato Pn, mediante elettrodialisi, per ottenere almeno un concentrato C, contenente gli ioni del suddetto sale, ed almeno un permeato deacidificato Pd, sostanzialmente privo di ioni derivanti dalla dissociazione del sale.
Più in dettaglio, l’unità di elettrodialisi 6 comprende, in modo di per sé noto e pertanto qui non ripreso nel dettaglio, una pluralità di membrane semipermeabili anioniche MA (permeabili solo agli anioni) e catodiche MC (permeabili solo ai cationi) disposte alternate Il permeato neutralizzato Pn ed un liquido estrattore E sono fatti fluire tra le membrane, come schematicamente indicato nella Figura 3, e sono sottoposti all’azione di un campo elettrico creato da due elettrodi. Gli ioni positivi e negativi del sale del composto acido indesiderato presenti in soluzione nel permeato neutralizzato Pn migrano, sotto l’azione del campo elettrico, verso l’elettrodo di carica opposta alla propria, potendo attraversare rispettivamente la membrana cationica e anionica, e venendo invece respinti rispettivamente dalla membrana anionica e cationica. In tal modo, si ha la separazione del soluto (gli ioni del sale del composto acido indesiderato) dal solvente e la concentrazione del primo nei compartimenti in cui scorre il liquido estrattore E e del permeato deacidificato Pd nei restanti compartimenti.
Il liquido estrattore E arricchito degli ioni del sale del composto acido indesiderato forma quindi il concentrato C sopra menzionato.
La fase di neutralizzazione del permeato P consente quindi l’acquisizione di una carica netta da parte dello ione del composto acido indesiderato che forma un rispettivo sale con il composto di neutralizzazione N, ovvero preferibilmente con la base. Con particolare riferimento al procedimento di estrazione di acido acetico da un vino, la neutralizzazione del permeato con il composto di neutralizzazione N determina l’acquisizione di una carica netta da parte dello ione acetato.
Solo grazie alla fase di neutralizzazione, pertanto, il composto acido indesiderato può essere presente in forma ionica nel permeato e può essere quindi estratto dal permeato stesso mediante elettrodialisi. Qualora il permeato P non fosse sottoposto ad una preventiva fase di neutralizzazione, l’elettrodialisi si dimostrerebbe inefficace.
Qualora il procedimento secondo la presente invenzione sia impiegato per ridurre l’acidità volatile di un vino, e pertanto il liquido alimentare da trattare L sia vino, ed il composto di neutralizzazione N comprenda una base, tale base addizionata al permeato P nella fase di neutralizzazione del permeato potrà essere vantaggiosamente idrossido di sodio (NaOH) o, preferibilmente, idrossido di potassio (KOH).
Il potassio, infatti, à ̈ un elemento naturalmente presente nel vino. Pertanto, qualora si verificasse nella fase di estrazione del composto acido indesiderato mediante elettrodialisi un leggero trafilamento di ioni potassio K<+>nel permeato deacidificato Pd, la loro presenza nel vino al termine del trattamento, ottenuto dalla miscelazione del ritentato con il permeato de acidificato Pd, non nuocerebbe comunque alla qualità del vino stesso. In particolare, in tal caso la reazione di neutralizzazione dell’acido acetico contenuto nel permeato P ad opera dell’idrossido di potassio à ̈ le seguente:
CH3COOH KOH →3COOK H2O
L’acetato di potassio così formato à ̈ presente in soluzione nel permeato neutralizzato Pn in forma ionica, ovvero scisso in ione acetato CH3COO<->ed in ione potassio K<+>.
Qualora il procedimento secondo la presente invenzione sia impiegato per ridurre l’acidità volatile di un vino, e pertanto il liquido alimentare da trattare L sia vino, ed il composto di neutralizzazione N comprenda un sale, tale sale addizionato al permeato P nella fase di neutralizzazione del permeato potrà essere ad esempio solfato di potassio (K2SO4) o fosfato di potassio (K3PO4). Entrambi tali sali, infatti, sono dotati di una buona compatibilità con il vino ed i prodotti della reazione di neutralizzazione che dovessero permanere nel vino al termine del trattamento non inciderebbero negativamente, in maniera importante, sulle proprietà organolettiche del vino trattato.
Il composto di neutralizzazione N à ̈ addizionato al permeato P in una quantità tale da garantire la rimozione quanto più completa possibile del composto acido indesiderato durante la fase di elettrodialisi.
Allo scopo, il procedimento comprende preferibilmente, prima della addizione del composto di neutralizzazione N al permeato P, le ulteriori fasi operative di determinazione della concentrazione del composto acido indesiderato nel liquido alimentare da trattare L o nel permeato P e di conseguente definizione della dose del composto di neutralizzazione N che deve essere addizionata al permeato P per consentire la neutralizzazione del composto acido indesiderato.
In particolare, la determinazione della concentrazione del composto acido indesiderato potrà essere ad esempio effettuata mediante un’analisi enzimatica del permeato P.
La dose del composto di neutralizzazione N addizionato al permeato P potrà essere pari alla dose stechiometricamente necessaria per reagire con il composto acido indesiderato presente nella concentrazione precedentemente determinata nel permeato P. In particolare, quando il procedimento à ̈ impiegato per l’estrazione di acido acetico da un vino ed il composto di neutralizzazione addizionato al permeato P à ̈ idrossido di potassio, l’idrossido di potassio potrà essere addizionato al permeato P in un rapporto molare di 1:1 rispetto all’acido acetico.
Al fine tuttavia di aumentare l’efficienza di estrazione dell’elettrodialisi, ovvero al fine di favorire la rimozione quanto più completa possibile del composto acido indesiderato dal permeato P la dose del composto di neutralizzazione N addizionata al permeato P à ̈ preferibilmente maggiore rispetto alla dose stechiometricamente necessaria per reagire con il composto acido indesiderato presente nella concentrazione precedentemente determinata nel permeato P.
Infatti, la diminuzione della concentrazione delle specie ioniche presenti nel permeato neutralizzato Pn dovuta alla progressiva estrazione delle specie ioniche stesse dal permeato neutralizzato Pn mediante l’elettrodialisi, comporta una diminuzione della conduttività del permeato stesso e quindi una maggiore difficoltà nell’estrazione delle specie ioniche residue mediante elettrodialisi.
La presenza del composto di neutralizzazione N in eccesso, presente in forma ionica nel permeato neutralizzato Pn, consente di mantenere una elevata conduttività del permeato neutralizzato Pn e quindi consente l’estrazione delle specie ioniche da quest’ultimo mediante elettrodialisi, anche a basse concentrazioni degli ioni del composto indesiderato. In tal modo, à ̈ possibile proseguire nell’estrazione degli ioni del composto indesiderato mediante elettrodialisi anche quando la concentrazione di questi ultimi à ̈ significativamente ridotta, cosicché diviene possibile l’estrazione sostanzialmente completa degli ioni del composto indesiderato.
In particolare, quando il procedimento à ̈ impiegato per l’estrazione di acido acetico da un vino ed il composto di neutralizzazione N addizionato al permeato P à ̈ idrossido di potassio, il rapporto stechiometrico tra l’acido acetico presente nel permeato P e l’idrossido di potassio addizionato al permeato P à ̈ preferibilmente di 1:1,5.
La quantità di idrossido di potassio così introdotta nel permeato P à ̈ sufficientemente elevata da garantire il mantenimento di una buona conduttività del permeato neutralizzato Pn e quindi favorire l’estrazione quanto più completa possibile degli ioni del composto indesiderato. Tale quantità di idrossido di potassio à ̈ al contempo sufficientemente contenuta da evitare che si possa verificare un trafilamento verso il permeato deacidificato Pd di quantità indesiderate, ovvero considerate eccessive, di potassio, le quali potrebbero influire negativamente sulle proprietà organolettiche del vino al termine del trattamento.
Al fine di ridurre il trafilamento di potassio verso il permeato deacidificato Pd, il permeato à ̈ mantenuto nell’unità di elettrodialisi 6 ad una pressione leggermente superiore rispetto al liquido estrattore E. Preferibilmente, la differenza di pressione tra il permeato ed il liquido estrattore à ̈ dell’ordine dei decimi di bar.
Inoltre, qualora il liquido alimentare da trattare L sia vino, il composto di neutralizzazione N, ovvero in particolare la base, addizionato al permeato P potrà provocare l’idrolisi dell’acetato di etile presente nel vino e quindi la trasformazione dell’acetato di etile in etanolo ed acido acetico, consentendo la conseguente rimozione dell’acido acetico derivato dall’acetato di etile, e quindi la riduzione della concentrazione di acetato di etile nel vino al termine del trattamento.
Vantaggiosamente, il procedimento secondo la presente invenzione comprende una ulteriore fase operativa di reimmissione del permeato deacidificato Pd ottenuto dall’elettrodialisi nel liquido alimentare da trattare L. Le fasi operative del procedimento fin qui descritte sono quindi ripetute fintantoché la concentrazione del composto acido indesiderato presente nel liquido alimentare L à ̈ inferiore rispetto ad una concentrazione limite massima prestabilita.
In particolare, le suddette fasi operative potranno essere ripetute dal solo permeato. Diversamente, anche il ritentato R potrà essere reimmesso nel primo serbatoio 2 ed essere fatto ricircolare nell’impianto congiuntamente al permeato deacidificato Pd.
Il procedimento comprende inoltre, al termine del trattamento, una fase operativa di miscelazione del permeato deacidificato Pd con il ritentato R per ottenere il liquido alimentare deacidificato. Più in dettaglio, come precedentemente specificato, le fasi di separazione, neutralizzazione ed estrazione del composto acido indesiderato mediante elettrodialisi dal permeato neutralizzato sono ripetute fintantoché la concentrazione del composto indesiderato nel permeato deacidificato Pd o nel liquido alimentare L (ottenuto dalla miscelazione del ritentato R con il permeato deacidificato Pd) raggiunge un valore inferiore rispetto ad un valore limite prestabilito. L’ultima fase del procedimento prevede comunque la miscelazione del permeato deacidificato Pd con il ritentato R per ottenere il liquido alimentare deacidificato.
Vantaggiosamente, solamente una frazione del liquido alimentare del quale si desidera ridurre il contenuto in un composto acido indesiderato potrà essere sottoposta al procedimento di estrazione del suddetto composto sopra descritto. La rimozione pressoché completa di tale composto dalla sola frazione del liquido alimentare sottoposto al procedimento di estrazione, infatti, à ̈ sufficiente per ridurre la concentrazione dello stesso composto indesiderato nella totalità del liquido alimentare, quando la frazione trattata di quest’ultimo à ̈ ricombinata con la frazione non trattata.
Il trovato così concepito raggiunge pertanto gli scopi prefissi. Ovviamente esso potrà assumere, nella sua realizzazione pratica, anche forme e configurazioni diverse da quella sopra illustrata senza che, per questo, si esca dal presente ambito di protezione.
Inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti e le forme, le dimensioni ed i materiali impiegati potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (14)

  1. R I V E N D I C A Z I O N I 1) Procedimento per l’estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare, ed in particolare da un vino, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi operative: - predisposizione in un primo serbatoio (2) di un liquido alimentare da trattare (L) comprendente almeno un composto acido indesiderato; - convogliamento di detto liquido alimentare da trattare (L) ad una unità di separazione a membrana (3); - separazione, in detta unità di separazione a membrana (3), di detto liquido alimentare da trattare (L) in un ritentato (R) ed in un permeato (P), detto almeno un composto acido indesiderato essendo principalmente contenuto in detto permeato (P); - neutralizzazione dell’acidità di detto permeato (P) mediante l’addizione di almeno un composto di neutralizzazione (N) a detto permeato (P), detto almeno un composto di neutralizzazione (N) reagendo con detto almeno un composto acido contenuto in detto permeato (P) per formare un relativo sale di detto composto acido e detta neutralizzazione portando alla formazione di un permeato neutralizzato (Pn); - convogliamento di detto permeato neutralizzato (Pn) ad una unità di elettrodialisi (6); - estrazione almeno parziale, in detta unità di elettrodialisi (6), degli ioni di detto sale da detto permeato neutralizzato (Pn) mediante elettrodialisi, per ottenere almeno un concentrato (C), contenente gli ioni di detto sale, ed almeno un permeato deacidificato (Pd) sostanzialmente privo degli ioni di detto sale; - miscelazione di detto permeato deacidificato (Pd) con detto ritentato (R) per ottenere il liquido alimentare finale deacidificato.
  2. 2) Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere una ulteriore fase operativa di reimmissione di detto permeato deacidificato (Pd) in detto liquido alimentare da trattare (L) e caratterizzato dal fatto che dette fasi operative di convogliamento di detto liquido alimentare da trattare (L) ad una unità di separazione a membrana (3), di separazione, di neutralizzazione, di convogliamento di detto permeato neutralizzato (Pn) ad una unità di elettrodialisi (6) e di estrazione almeno parziale degli ioni di detto sale da detto permeato neutralizzato (Pn) mediante elettrodialisi, sono ripetute fintantoché detto almeno un composto acido indesiderato à ̈ presente in detto permeato deacidificato (Pd) o in detto liquido alimentare (L) in una concentrazione inferiore rispetto ad una concentrazione limite massima prestabilita.
  3. 3) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta separazione à ̈ effettuata mediante osmosi inversa.
  4. 4) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre, prima di detta addizione di almeno un composto di neutralizzazione (N) a detto permeato (P), le seguenti ulteriori fasi operative: - determinazione della concentrazione di detto almeno un composto acido indesiderato in detto liquido alimentare da trattare (L) o in detto permeato (P); e - conseguente definizione della dose di detto almeno un composto di neutralizzazione (N) che deve essere addizionato a detto permeato (P) per consentirne la neutralizzazione.
  5. 5) Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la dose di detto almeno un composto di neutralizzazione (N) che viene addizionata a detto permeato (P) Ã ̈ sostanzialmente pari alla dose stechiometricamente necessaria per reagire con detto almeno un composto acido indesiderato presente in detto liquido alimentare da trattare (L) o in detto permeato (P) nella concentrazione determinata durante detta fase di determinazione della concentrazione di detto almeno un composto acido indesiderato.
  6. 6) Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la dose di detto almeno un composto di neutralizzazione (N) che viene addizionata a detto permeato (P) Ã ̈ maggiore rispetto alla dose stechiometricamente necessaria per reagire con detto almeno un composto acido indesiderato presente in detto liquido alimentare da trattare (L) o in detto permeato (P) nella concentrazione determinata durante detta fase di determinazione della concentrazione di detto almeno un composto acido indesiderato.
  7. 7) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto composto di neutralizzazione (N) comprende una base.
  8. 8) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto composto di neutralizzazione (N) comprende un sale.
  9. 9) Procedimento secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto liquido alimentare da trattare à ̈ vino, detto composto acido indesiderato à ̈ acido acetico e detto almeno un composto di neutralizzazione (N) comprende idrossido di potassio.
  10. 10) Procedimento secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che il rapporto stechiometrico tra detto composto acido indesiderato presente in detto permeato (P) e detto idrossido di potassio addizionato a detto permeato (P) Ã ̈ di 1:1,5.
  11. 11) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto permeato neutralizzato (Pn) presenta un pH compreso tra 4 e 8, e preferibilmente presenta un pH pari a 5 circa.
  12. 12) Impianto per l’estrazione di composti acidi indesiderati da un liquido alimentare, ed in particolare da un vino, comprendente: - un primo serbatoio (2) di contenimento di un liquido alimentare da trattare (L) contenente almeno un composto acido indesiderato; una unità di separazione a membrana (3) atta a separare detto liquido alimentare da trattare in un ritentato (R) ed in un permeato (P); - mezzi di circolazione (4) atti a ricevere detto liquido alimentare (L) da detto primo serbatoio (2) ed a convogliarlo attraverso detta unità di separazione a membrana (3); caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre: - una unità di dosaggio (5) di almeno un composto di neutralizzazione (N), atta a dosare ed a rilasciare in detto permeato (P) una dose di almeno un composto di neutralizzazione (N) suscettibile di reagire con detto almeno un composto acido indesiderato per formare un relativo sale di detto composto acido indesiderato ed ottenere con ciò un permeato neutralizzato (Pn); - una unità di elettrodialisi (6) atta a ricevere detto permeato neutralizzato (Pn) e ad estrarre gli ioni di detto sale da detto primo permeato neutralizzato (Pn), separando in tal modo detto permeato neutralizzato (Pn) in almeno un concentrato (C) contenente gli ioni di detto sale ed in almeno un permeato deacidificato (Pd) sostanzialmente privo degli ioni di detto sale; - secondi mezzi di circolazione (7) per far circolare detto permeato (P) e detto permeato neutralizzato (Pn) da detta unità di separazione a membrana (3) attraverso detta unità di dosaggio (5) ed attraverso detta unità di elettrodialisi (6); - mezzi di ricongiungimento di detto ritentato (R) con detto permeato deacidificato (Pd) per ottenere un liquido alimentare deacidificato.
  13. 13) Impianto secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta unità di separazione a membrana (3) comprende almeno una membrana di osmosi inversa.
  14. 14) Impianto secondo la rivendicazione 10 o 11, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi di circolazione (7) comprendono un secondo serbatoio (8) di contenimento di detto permeato (P) e detta unità di dosaggio (5) à ̈ atta a dosare ed a rilasciare dosi di detto almeno un composto di neutralizzazione (N) in detto permeato (P) contenuto in detto secondo serbatoio (8).
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