PT82614B - Processo continuo de abastecimento e drenagem para a diminuicao do conteudo alcoolico de uma bebida alcoolica - Google Patents
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Description
MEMÓRIA DESCRITIVA
ANTECEDENTE5 DO INVENTO
De acordo com a tendencia predominante nos nossos dias, muitas pessoas estão a tornar-se cada vez mais conscientes de restrições dietéticas. As pessoas preocupam-se com as quantidades de calorias que absorvem, e, em muitos casos, preferem alimentos com conteúdo de calorias pequeno. Além de preferirem alimentos com poucas calorias, as pessoas interessam-se também por bebidas que pertencem também a esta categoria. Isto é fácil de ver pelo número de bebidas não alcoólicas com poucas calorias que estão presentemente à venda no mercado e que se vendem em quantidades relativamente grandes. Recentemente, nos últimos anos, as bebidas alcoólicas que contêm relativamente poucas calorias tornaram -se mais populares. Esta tendência para bebidas com pequeno conteúdo de calorias é exemplificada pelo desvio de muitos bebedores de cerveja para as chamadas cervejas leves. Na medida em que há uma iònte de calorias no conteúdo de álcool das bebidas como cer
veja ou vinho, surgiu a necessidade de fabricar um produto que contenha uma proporção de álcool relativamente pequena, mas no entanto conserve, o aroma ou paladar aceitável pelo público.
Muitos fabricantes de cervejas leves tentaram produzir uma cerveja que contivesse relativamente poucas calorias com um conteú do de álcool correspondentemente pequeno e conservasse apesar disso, o aroma ou paladar apreciado pelo publico em geral, paladar apreciado este que inclui, entre as suas caracteristicas, um sabor doce a malte que tem um sabor final agradavel sem que perdure um
Λ + travo ou ressaibo que torne a experiencia desagradave1. Uma maneira de atingir este objectivo e tratar uma cerveja com água, adicionada para que o conteúdo de álcool do produto final esteja dentro dos limites desejados. Embora o que se disse acima, se tenha referido a cerveja como bebida alcoólica, entende-se que também outras bebidas, por exemplo o vinho, pertencem a esta categoria e podem
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ser tratadas de maneira análoga à utilizada no tratamento de cer
veja.
No entanto, ao produzir-se um produto que contem uma propor ção de álcool relativamente pequena, surgiu um problema porque a diluição de bebidas alcoólicas como a cerveja ou o vinho com agua
A nao foi muito bem aceite em consequência de problemas com o sabor da bebida alcoólica, sendo isto especialmente verdadeira na industria cervejeira. Analogamente, a industria do vinho tem um dilema semelhante, porque á precisa colher mais cedo as uvas com que o vinho e feito, obtendo-se assim uvas com menor conteúdo de açúcar e sendo depois necessário interromper a fermentação das uvas para produzir vinho leve. A indústria tem sido prejudicada pelo facto de produzir vinhos com grandes variações de paladar. Outra razao para produzir bebidas alcoólicas com pequeno conteúdo de álcool, mas com características de sabor agradável, é a acusação que se faz as indústrias a propósito da embriaguez desnecessária de pessoas, com as complicações concomitantes que delas resultam, por exemplo acidentes de transito.
Algumas patentes dos E.U.A. anteriores ocuparam-se do processo para a obtenção de bebidas pouco alcoólicas. Por exemplo, a patente E.U.A. 3.291.613 descreve um processo para a fabricaçao de bebidas pouco alcoólicas, no qual uma bebida alcoolica á aquecida sob pressão crescente, após o que, a bebida quente á aspergida num vácuo, colhendo-se as goticulas que resultam da referida aspersao para formar um liquido. Este liquido e seguidamente evaporado, depois de aquecido, com a utilização da aplicaçao de um vacuo. As fases de aquecimento do liquido seguido por evaporaçao em vácuo são repetidas sucessivamente, a fim de retirar uma porAí Z f çao do conteúdo alcoolico da bebida. Outra patente E.U.A.4.401.678, descreve um processo para a produção de vinho no qual o sumo de uva que forma o vinho para a sua fermentação á submetido a uma fase de ultrafiltraçao que tem o efeito de separar álcool e outros componentes, No entanto, o emprego de ultrafiltraçao e sepa64.952
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rado e distinto do processo de acordo com o presente invento, o qual utiliza um sistema de osmose inversa para obter o resultado desejado. Por exemplo, na ultrafiltração, a separação de componentes uns dos outros baseia-se na dimensão das moléculas dos com ponentes. A separaçao efectua-se por meio da utilização de uma membrana porosa que tem poros relativamente grandes, e, assim, e utilizada para discriminar as moléculas dos diversos componentes com base na dimensão das moléculas. Neste aspecto, a membrana actua como um crivo, permitindo assim que moléculas de dimensão relativamente pequenas passem através da membrana, enquanto rejeita as moléculas que tem uma dimensão maior,
A patente E.U.A. 3.552.574 descreve um sistema de osmose inversa que pode ser utilizado para concentrar alimentos líquidos, separando o conteúdo de água e implica que a unidade compreende meios para provocar turbulência por meio da qual a superfície da membrana é limpa e impedida assim uma concentração na sua superfície .
Alem disso, a especificação de patente Britanica ΝΞ. 1.447.505 refere-se a um processo para a produção de cerveja com um conteúdo de álcool reduzido, pequeno ou nulo. Esta patente descreve um processo para separar álcool etílico de cerveja com a aplicação de um sistema de membrana a qual é operativa num sistema de tipo de concentração descontinuo, no qual a cerveja em tratamento é diluída com ágia antes ou depois do processo.No entanto, este tipo de processo tem inconvenientes proprios na medida em que as concentrações dos outros componentes do complexo que estão presentes na cerveja são alteradas, conduzindo assim à probabilidade de formcçao de precipitados e outros componentes que podem obstruir a membrana. Os precipitados e/ou outros componentes capazes de obstruir a membrana nao so prejudicarão, portanto, o sabor da bebida, mas diminuirão também a produtividade do sistema de membrana. Além disso, o processo descrito nesta patente é aplicado num sistema de pressão relativamente alta, isto é, desde 3096kPa
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-5até 5160 kPa, enquanto que a pressão de entrada é de cerca de 204,6 kPa a 511,5 kPa. Conforme se mostrará na especificação que se segue, verificou-se agora que o conteúdo alcoólico de uma bebida pode ser diminuído por meio da utilização de um sistema de osmose inversa diferente de maneira continua enquanto se aplica uma pressão líquida baixa desde cerca de 344,7 kPa até cerca de 1723,7 kPa e preferivelmente a cerca de 689,5 kPa. Noutra diferença entre esta patente e o processo do presente invento, a membrana que á utilizada na patente só á permeável aos constituintes álcool e agua da cerveja, enquanto que em contraste, a membrana do presen te invento e permeável a outros constituintes presentes na cerveja como dioxido de carbono, acetato de etilo, etc.
Outms processos para obter um pequeno conteúdo de álcool rj z A em bebidas implicaram a separaçao de agua simultaneamente com desalquilação das bebidas seguidas pela reconstituição da bebida por meio de adição de água. No entanto, este tipo de processo não é aceitável em muitos casos. Por exemplo, quando se concentra uma cerveja a um nivel necessário para obter um produto com pouco álcool, concentração seguida pela adição de água para reconstituir a cerveja, verificou-se que quando se efectua o processo a tempera turas desde cerca de 2SC atá cerca de 5SC, as proteínas que estão presentes na cerveja precipitam durante a concentração. A adição de água não ressolubiliza as proteínas para permitir assim que estas retomem a posição anterior na cerveja. A perda de proteínas por precipitação constituirá, evidentemente, uma desvantagem na medida em que as proteínas precipitadas são perdidas e diminuem, assim, o valor proteico da cerveja. Por outro lado, outras desvantagens que podem surgir quando se utiliza esse processo são que o sabor da bebida com pequeno conteúdo de álcool nao sera igual ao sabor da bebida original, o que constitui em muitos casos, uma adulteraçao do produto acabado.
Conforme sera explicado adiante de maneira mais pormenorizada, desenvolveu-se um processo pelo qual se podem obter bebidas
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-6com pequeno conteúdo de álcool utilizando um processo de osmose inversa para diminuir o conteúdo de álcool, ao mesmo tempo que se permite que se atinja o conteúdo de álcool desejado sem quaisquer efeitos prejudiciais quanto a perda de proteínas, alteraçao do paladar, etc.
BREVE SUMÁRIO DO INVENTO presente invento refere-se a um processo para a preparação de bebidas com pequeno conteúdo de álcool. Mais especificamente, o invento refere-se a um processo para a separação de álcool de bebidas alcoólicas, por exemplo cerveja e vinho, para produzir uma bebida que tenha um conteúdo de álcool menor, mantendo o produto o seu sabor depois de terminado o processo.
Conforme foi exposto anteriormente, á crescente o desejo de bebidas como cerveja e vinho que tenham um conteúdo de álcool pequeno, com um correspondente conteúdo calórico pequeno. No entanto o produto que contenha este conteúdo de álcool e calorias pequeno deve manter as caracteristicas de corpo e sabor da bebida a partir da qual á obtida.
Um objecto do presente invento, portanto, á proporcionar um processo para a produção de bebidas com pequeno com pequeno con teúdo de álcool.
Outro objecto do presente invento á proporcionar um processo para retirar uma porção do conteúdo alcoolico da bebida, sem detrimento concomitante das suas caracteristicas de corpo e sabor.
Num aspecto, uma forma de realizaçao do presente invento consiste num processo continuo de abastecimento e extracçao para a diminuição do conteúdo alcoólico de uma bebida alcoólica, o qual compreende a passagem de uma mistura de água e da referida bebida através de um sistema de osmose inversa que contem uma membrana semipermeavel em condiçoes de separaçao para formar um escoado que compreende álcool e água, e um retido que compreende a referida bebida com pequeno conteúdo alcoolico, a separaçao do referido
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escoado, a recuperação de uma porção do referido retido, a recicla gem da porção remanescente do referido retido no referido sistema de osmose inversa pana misturar com bebida alcoolica nao tratada adicionada com água antes do contacto com a referida membrana semipermeável.
Uma forma de realização específica do presente invento encontra-se num processo para a diminuição do conteúdo alcoólico de uma bebida alcoolica que compreende a passagem de uma mistura de água e cerveja por um sistema de osmose inversa que contém uma membrana semipermeável que compreende um polimero nao poroso em película delgada constituído por um condensado poliepicloroiddna/ /etileno diamina reticulado com diisocianato de tolueno composto sobre polisulfona a uma temperatura na gama desde cerca de 5S ate cerca de 20^ C e a uma pressão liquida na gama desde cerca de 344,7 kPa até cerca de 1723,7 kPa (50 a 250 psi) para formar um escoado que compreende álcool e agua, a recuperação de uma porção do referido escoado que varia desde cerca 1% até cerca de 20%, a reciclagem da porção remanescente do referido escoado no referido sistema de osmose inversa para misturar com cerveja nao tratada e água antes da contacto com a referida membrana semipermeável.
Outros objectos e formas de realização serão encontrados na descrição pormenorizada do invento que se segue.
DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DO INVENTO z»
Conforme se expos anteriormente, o presente invento refere-se a um processo para a produção de bebidas com pequeno conteúdo de álcool, processo este que á efectuado por uma separação de uma quantidade previamente determinada de álcool da bebida. Na forma de realizaçao preferida do presente invento, o processo efectua-se numa operaçao de tipo contínuo que á distinto dos modos de operaçao utilizados anteriormente, por exemplo uma operaçao de tipo descontínuo ou semidescontínuo.
D processo de acordo com o presente invento á efectuado nu64.952
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30$00
TRINTA
ESCUDOS
-8ma operação contínua que também pode ser designada por modo de operaçao abastecimento-e-extracçao. Nesta operaçao de tipo continuo a bebida alcoólica e a água sao descarregadas de um depósito que as contém ou de fontes separadas por tubos separados para um sistema de osmose inversa no qual a bebida passa através de uma mem<r brana semipermeáve1 para produzir um escoado e um retido, sendo a composição destes componentes descrita adiante de maneira mais por menorizada. 0 sistema ou aparelho de osmose inversa utilizado para efectuar a separação pode compreender qualquer dos vários aparelhos de osmose inversa conhecidos pelos técnicos da especialídade. As membranas semipermeaveis utilizadas no modulo de osmose inversa compreenderão uma barreira polimérica não porosa em película delgada, utilizada no seu estado natural ou composta sobre um suporte polimerico. Estas membranas distinguem-se das membranas de ultrafiltração que tem sido utilizadas em processos de separaçao por ultrafiltração. Conforme se expos anteriormente, as membranas utilizadas em processos de ultrafiltração diferem das que são uti lizadas num processo de osmose inversa. As membranas de ultrafiltração são de natureza porosa e tem poros que tem dimensões que podem variar desde cerca de 10 até cerca de 500 Angstroms, sendo as moléculas dos vários componentes do liquido que vai ser separado afastadas umas das outras devido à diferença da dimensão das referidas moléculas. Em contraposição a isto, a membrana utilizada num sistema de osmose inversa comprende uma barreira polimerica nao porosa, sendo a separaçao dos componentes de um sistema líquido efectuada pela diferença relativa da velocidade da passagem dos diversos componentes da mistura através da barreira nao porosa.As velocidades de passagem dos componentes sao determinadas pela solubilidade do componente no polímero nao poroso e pelo coeficiente de difusão do componente do polímero.
Considera-se abrangido no âmbito do presente invento o emprego possível de qualquer tipo de membranas de película delgada polimericas nao porosa, por exemplo membranas assimétricas, de que
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são exemplos membranas de acetato de celulose ou membranas nao celulósicas, por exemplo poliamidas, poliimidas, poliéter-ureia e
Z Z * A Z polieter-amida. Alem destes polímeros, preve-se também o emprego de membranas denominadas compósitos de película, delgada. Estes compósitos compreendem uma película ultradelgada que tem propriedades semipermeáveis, tendo a referida pelicula sido formada pondo em contacto uma solução de uma poliepialoidrina amino-modifica da, por exemplo poliepicloroidrina ou uma polietilenoimina com uma solução de um agente polifuncional capaz de reticular a poliepialoidrina amino-modificada ou polietilenoimina como cloretos ácidos mono-, di- ou tribasicos, por exemplocloreto de isoftaloilo, diiso. cianatos alifáticos e aromáticos como diisocianato de tolueno, tio isocianato, etc. Numa forma de realização do presente invento, a película ultradelgada está colocada num lado de um suporte polime. rico microporoso como polisulfona, por exemplo, o qual, se se desejar, pode ser reforçado na outra das suas superfícies por meio da adição de um suporte como tecido, por exemplo algodão, Dacron”, etc. Na forma de realização preferida do presente invento, a membrana terá uma rejeição de ião cloreto maior que 97$ quando se apli. ca um diferencial de pressão liquido de 28,1 kg/cm (2757,9 kPa) (400 psi) no processo. Além disso, outra característica apresenta, da pela membrana é □ facto de a membrana ter uma velocidade de passagem de álcool, que depende da pressão líquida para pressões líquidas pequenas, e que é essencialmente independente de pressões líquidas para pressões liquidas grandes.
No modo de funcionamento contínuo para a produção de uma bebida com pequeno conteúdo alcoólico, por exemplo cerveja ou vinho, a corrente do processo que compreende o retido que contém com ponentes de aroma rejeitados pela membrana e tem um conteúdo alco. olico diminuido e dividida em duas porções. Uma porção pequena deste retido é extraída do sistema e colhida como produto, enquan. to que a porção maior remanescente da parte retida é reciclada pa.
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ra □ sistema de osmose inversa e e misturada com bebida nao tratada e água de reconstituição antes da passagem através da membrana semipermeável do tipo descrito anteriormente de maneira mais por
menorizada .
Para aplicar o processo de maneira eficiente e economica, descobriu-se que algumas variaveis devem estar numa gama determi. *** nada previamente enquanto se empregam condiçoes de separajao que incluem uma temperatura na gama desde cerca de 5S até cerca de 202 C, uma pressão aplicada na gama desde cerca de 1378,9 kPa até cerca de 6894,8 kPa (200 a 1000 psi) e uma pequena pressão líquida na gama desde cerca de 344,7 kPa até cerca de 1723,7 kPa (50 a 250 psi).
Conforme se expos anteriormente, a membrana semipermeável terá uma velocidade de rejeição inerentemente grande para iao cloreto^maior que cerca de 97$ a uma pressão liquida de 2757,9 kPa (400 psi). Esta grande rejeição é necessária para que os componentes de aroma presentes na bebida alcoólica nao se difundam através da membrana no escoado mas fiquem no retido e estejam assim presentes no produto final para proporcionar aroma e sabor constantes a bebida. Este último ponto é necessário para que a bebida alcoólica com pequeno conteúdo alcoolico mantenha os seus aromas e sabor de origem, sem que a atracção do produto sofrerá uma grande diminuição.
escoado que se difunde através da membrana compreendera uma mistura de álcool, e especificamente etanol, e água juntamente com outros componentes da bebida que não sao necessários para a reconstituição desejada do produto, por exemplo dióxido de carbono, acetato de etilo e outros constituintes. A pressão aplicada no processo do presente invento efectuara a passagem relativa do etanol e agua através da membrana e tem assim alguma influencia nas quantidades relativas de álcool e agua que sao retiradas da bebida. Isto deve-se ao facto de se ter verificado que o etanol se comporta como dissolvente e como soluto. A passagem de etanol através da membrana aumenta com a pressão, conforme sucede com um
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File N2 : U0P-2070 PG dissolvente como a água, a pressões baixas, mas á independente da pressão, como sucede com um soluto como cloreto de sodio, a pressões altas. Dado que o objecto do presente invento á maximizar a
passagem de etanol através da membrana em relação á agua, a pressão aplicada preferida é suficientemente alta para promover uma velocidade de passagem substancial para o etanol, mas não tao alta que permita que um grande volume de água passe através da membrana juntamente com o etanol. Portanto, o processo e aplicada com uma pressão líquida relativamente baixa que está na gama indicada anteriormente, isto é desde cerca de 344,7 kPa até cerca de 1723,7 kPa (50 a 250 psi). Aplicando uma pressão liquida dentro desta gama, promove-se uma rejeição de álcool pela membrana numa gama desde cerca de 40$ até cerca de 75%.
Conforme se indicou anteriormente, o retido e dividido em duas partes, sendo uma porção colhida como produto enquanto a porção restante é reciclada para o sistema de osmose inversa. Na forma de realização preferida do presente invento, a quantidade de retido que é reciclado de novo para o sistema de osmose inversa varia de cerca de 80-99% do retido sendo o remanescente a porção que é recuperada como produto. Além disso, o escoado que é retirado do sistema de osmose inversa compreende desde cerca de 1% até cerca de 10% por passagem do abastecimento total processado pelo sistema. A separação e recuperação do escoado deve manter-se nesta gama, porque a separaçao de uma quantidade maior de escoado serviria para concentrar o retido com a resultante precipitação de proteínas e outros constituintes, o que alteraria as características de aro ma e sabor da bebida. Se se retirasse uma quantidade inferior a 1% a dimensão do sistema de osmose inversa seria excessivamente grande para poder funcionar em condições economicamente viáveis.
Λ
Dutro parametro de funcionamento que torna o processo do presente invento atraente do ponto de vista económico é que o coez z z ficiente do debito de agua para o debito de bebida acabada de pre64.952
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parar não deve exceder cerca de 8:1 volume/volume. Se se adicionar uma quantidade de agua com um coeficiente maior que 8:1, o sistema será utilizado de maneira inconveniente, devido ao seu custo.
Em termos gerais, a quantidade de água que á adicionada ao abastecimento de produto não tratado para o sistema de osmose inversa dependerá do conteúdo alcoólico desejado do produto acabado. Utilizando uma quantidade de água que se aproxima do limite superior do coeficiente, que é de cerca de 8:1, á possível produzir uma be bida que no mercado é denominada bebida sem álcool, isto á, uma bebida que tem um conteúdo alcoólico inferior a 1%.
DESCRIÇÃO DO DESENHO presente processo vai ser descrito mais completamente com referencia ao desenho anexo, que representa um diagrama de fluxo único da caracteristica inventiva do processo. Eliminaram-se divejç sos dispositivos mecânicos como condensadores, aparelhos de medida reguladores, bombas, etc., por não serem essenciais para a compreensão completa do processo de acordo com o presente invento. A des; crição destes dispositivos e a de outros aparelhos essenciais vão tornar-se óbvias com a descrição do desenho.
A Figura representa uma forma de realização do processo no qual uma bebida alcoólica, por exemplo cerveja ou vinho, está con. tida num depósito ou tanque de reserva 1. A bebida passa do depósito 1 pelo tubo 2 para uma bomba 3 e da bomba 3 pelo tubo 4, a uma pressão aplicada determinada previamente, para um sistema de osmose inversa 5 que contém uma barreira 6 polimerica não porosa semipermeável. No sistema de osmose inversa 5, que pode ser de qualquer configuração conhecida pelos técnicos da especialidade, a bebida entra em contacto com a membrana de osmose inversa 6 para formar um escoado e um retido. 0 escoado na quantidade por passagem desejada, que compreende álcool, água, e, nalguns casos, outros substituintes como dióxido de carbono, acetato de etilo, é retirado do sistema de osmose inversa 5 pelo tubo 7. 0 retido,
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ESCUOOS . . I. ESCUOOS que contém substancias ou corpos que contribuem para o sabor, aroma e também para os constituintes da bebida, e que tem um conteúdo alcoólico menor que o da bebida nao tratada representada pelo tubo 11 é retirada do sistema de osmose inversa 5 pelo tubo 8. Extrai -se do sistema uma porção menor do retido pelo tubo 9 e recuperada enquanto uma porção maior do retido,numa quantidade que varia desde cerca de 80$ até cerca de 99$ da^retirada do sistema de osmose inversa 5 é reciclada,pelo tubo 10 para o sistema e misturada com bebida não tratada proveniente do depósito 1. Introduzem-se mais bebida não tratada e água no depósito 1,pelos tubos 11 e 12,
A# X respectivamente, fazendo-se a adiçao de agua e da bebida nao tratada numa proporção em volume dentro da gama indicada anteriormente.
Deve compreender-se que a Figura representa apenas uma forma de realizaçao dc presente invento e que o presente invento nao esta limitado a esta representação. Por exemplo, podem fazer-se alterações no esquema de fluxo, por exemplo omitir o depósito ou tanque de reserva 1, misturando o abastecimento de bebida e água num tubo único que passa depois pela bomba 3, ou, como alternativa por tubos separados pela bomba 3. Embora esteja representado um sistema de osmose inversa de uma só fase, prevê-se também que se podem utilizar fases múltiplas no caso de se desejarem diversos conteúdos de álcool no produto final.
Os exemplos que se seguem são apresentados para descrever o processo do presente invento. No entanto, deve entender-se que estes exemplos são apresentados unicamente com o fim de descrição e que o presente invento não lhes está necessariamente limitado.
EXEMPLO I
Cerveja que tinha um conteúdo de etanol de 4$ foi introduzida num sistema de osmose inversa que incluía um módulo que continha uma membrana de película delgada, que compreendia uma poliepicloroidrina amino-modificada reticulada com diisocianato de tolueno, composta sobre uma polisulfona porosa reforçada com um tecido.
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-14Além disso, o sistema tinha também um permutador de calor, bombas e válvulas de controlo da pressão.
sistema foi cheio com cerveja durante um período de apro. ximadamente dez minutos, após o qual a cerveja foi passada continuamente através do sistema com uma pressão aplicada de cerca de 2413,2 kPa (350 psi) enquanto se mantinha a temperatura numa gama de 9e a 113 * SC. A pressão liquida a qual a cerveja teve contacto com a membrana foi de cerca de 690 kPa (100 psi). Depois da passagem da cerveja através do sistema de osmose inversa com uma velocida3 de de cerca de 1,6 m /h com uma velocidade de fluxo escoado de
0,05 m /h que da 3% de recuperação por passagem, descobriu-se que tinha havido uma diminuição do conteúdo de etanol da cerveja a 50%, contendo o retido recuperado aproximadamente 2% de álcool.
tratamento da cerveja foi mantido durante período de apro ximadamente 2,5 horas enquanto se adicionava cerveja não tratada e agua numa proporção de cerca de 2 volumes de água por volume de cerveja. A recuperação do retido desejado foi efectuado enquanto se reciclaram aproximadamente 98% do retido (1,5 m /h) para o sis tema e se recuperavam aproximadamente 2% do retido (0,02 m /h).
EXEMPLO II
A experiencia descrita acima foi repetida passando cerveja par um sistema de osmose inversa a diversas pressães liquidas e determinando os valores de fluxo de água e etanol. Os resultados
Z Λ destas series de experiencias estão indicados no Quadro abaixo.
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| QUADRO 1 | 3 | ||
| Valores de fluxo | (gal/f dia ( | m | |
| Pressão Liquida psi (kPa) | Etanol | Áqua | 2 ,. m dia |
| 0 | 0,000 | 0,00 |
| 20 | (137,9) | 0,0150 | (6,11 | X | 104) | 0,45 | (1,83 | X | 102) |
| 40 | (275,8) | 0,0275 | (1,12 | x | 103) | 0,90 | (3,67 | X | 102) |
| 60 | (413,7) | 0,0425 | (1,73 | X | 10“3) | 1,35 | (5,50 | X | 102) |
| 80 | (551,6) | 0,0525 | (2,14 | X | 103) | 1,80 | (7,33 | X | 102) |
| 100 | (689,5) | 0,0620 | (2,53 | X | IO3) | 2,25 | (9,17 | X | 102) |
| 120 | (827,4) | 0,0675 | (2,75 | X | 103) | 2,70 | (1,10 | X | 101) |
| 140 | (965,3) | 0,0720 | (2,93 | X | 10”3) | 3,15 | (1,28 | X | 101) |
| 160 | (1103,2) | 0,0750 | (3,06 | X | io3) | 3,60 | (1,47 | X | IO1) |
| 180 | (1241,1) | 0,0775 | (3,16 | X | 103) | 4,05 | (1,65 | X | 101) |
| 200 | (1378,9) | 0,0790 | (3,22 | X | io3) | 4,50 | (1,83 | X | 101) |
| 220 | (1516,8) | 0,0815 | (3,32 | X | 10’3) | 4,95 | (2,02 | X | ío1) |
| 240 | (1654,7) | 0,0820 | (3,34 | X | 103) | 5,40 | (2,20 | X | 101) |
| 260 | (1792,6) | 0,0825 | (3,36 | X | io3) | 5,85 | (2,38 | X | ío1) |
| 280 | (1930,5) | 0,0825 | (3,36 | X | 103) | 6,30 | (2,57 | X | 101) |
| 300 | (2068,4) | 0,0825 | (3,36 | X | 103) | 6,75 | (2,75 | X | 101) |
| 320 | (2206,3) | 0,0825 | (3,36 | X | io”3) | 7,20 | (2,93 | X | ío’1) |
Quadro acima mostra que a gama de a pressão liquida varia desde cerca de 276 trabalho preferida para kPa ate cerca de 1724 kPa (40 a 250 psi).
Estes dados mostram que a água se comporta como um dissol vente convencional, sendo o fluxo dependente linearmente do diferencial de pressão líquida através da membrana. Em contraste, o fluxo para solutos convencionais como cloreto de sódio é independente do diferencial de pressão líquida e é determinado pelo gradiente de concentração de soluto na transmembrana. Com referencia
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às definições convencionais, os dados do Quadro 1 indicam que a membrana de osmose inversa trata etanol tanto como um dissolvente (a pressão líquida baixa) como um soluto (a alta pressão liquida ).
Para retirar etanol das bebidas, e importante explorar o z>v ·* aumento de fluxo de etanol com pressão liquida crescente para pressão líquida baixa, utilizando uma pressão liquida maior que cerca de 344,7 kPa (50 psi) para dar um fluxo^etanol apropriado e um sistema de dimensão aceitável. Como nao ha proveito em empregar uma pressão líquida maior que 1723,7 kPa (250 psi) visto que o fluxo de etanol á essencialmente independente da pressão liquida para alem deste valor e há o detrimento de consumir quantidades crescentes de água valiosa, a pressão líquida de funcionamento preferida para um sistema esta na gama de cerca de 344,7 kPa (50 psi) ate cerca de 1723,7 kPa (250 psi). A pressão líquida óptima dentro desta gama é escolhida mediante a consideração de custos de energia, equipamento, dispositivos de osmose inversa e água para uma aplicação particular.
EXEMPLO III
A redução do conteúdo de álcool em cerveja conforme explicado no Exemplo I acima poderia ser repetida utilizando condiçoes de operaçao analogas, quanto a natureza^as que foram descritas anteriormente. No entanto, neste exemplo há duas fases de processo em vez de uma, que devem ser utilizadas para diminuir o conteúdo de etanol da cerveja desde 4% na armazenagem de abastecimento atá 1% no retido. A proporção de volume de água e volume de cerveja que seria acrescentada no sistema seria de 4:1 em vez de 2:1.
Claims (9)
- ls. Processo continuo de abastecimento e drenagem para a diminuição do conteúdo alcoolico de uma bebida alcoólica, caracte-64.952File N2 ; U0P-2070 PG-17rizado pelo facto de compreender a passagem de uma mistura de abastecimento de uma corrente de reciclagem, agua e a referida bebida através de uma membrana semipermeável, membrana esta que apresenta uma taxa de permeabilidade ao álcool que depende da pressão liquida quando a pressão líquida é pequena e que é essencialmente independente da pressão líquida quando a pressão líquida é grande, em condiçoes de separaçaa por osmose invertida escolhidas de maneira a formar um escoado constituído por álcool e água e um retido que compreende a referida bebida que tem um conteúdo alcoólico pequeno e a reciclagem de uma porção principal do referido retido para misturar com bebida alcoólica acabada de preparar adicionada e água antes do contacto com a referida membrana semipermeável para formar a referida mistura de abastecimento.
- 2~. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado tamhém pelo facto do referido processo ser efectuado a uma pressão liquida na gama desde cerca de 345 a 1724 kPa.
- 3- , Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto da rejeição de álcool da membrana semipermeável a referida pressão líquida variar na gama desde cerca de 40$ até cerca de75%.
- 4- . Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto das referidas condições de separação incluírem uma temperatura na gama desde cerca de 5SC até cerca de 2020 e uma pressão aplicada na gama desde cerca de 1380 a 6895 kPa.
- 5â. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto da percentagem do retido que é recuperado como produto estar na gama desde cerca de 1 até cerca de 20%.
- 6~. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto da referida membrana semipermeável compreender uma barreira polimérica não porosa de película delgada.
- 7â. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto da referida barreira polimérica não porosa de película64.952File NS : U0P-2070 PG-180 delgada ser composta sobre um suporte polimerico.
- 8§. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo facto da referida barreira polimerica nao porosa de película delgada compreender uma poliepihalohidrina modificada por ami na reticulada com diisocianato de tolueno, ou poliepihalohidrina modificada por amina reticulada com cloreto de isoftaloílo, ou polietilenoimina reticulada com cloreto de isoftaloílo.
- 9~. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto da referida membrana semipermeável ter uma rejeição de ião cloreto maior que 97$ ã pressão liquida de 2760 kPa.
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