MILLICHILLING TM NOVO SISTEMA DE FILTRAÇÃO ALTERNATIVO ÀS TERRAS DIATOMÁCEAS E FILTROS TANGENCIAIS INTRODUÇÃO

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1 MILLICHILLING TM NOVO SISTEMA DE FILTRAÇÃO ALTERNATIVO ÀS TERRAS DIATOMÁCEAS E FILTROS TANGENCIAIS INTRODUÇÃO A procura de alternativas para a filtração com terras diatomáceas gerou muito interesse entre os fornecedores de equipamentos e de meios filtrantes para uso em Enologia. Uma importante inovação neste campo é o conceito que apareceu recentemente na indústria, o MILLICHILLING TM que se apresenta como alternativa face aos filtros de terras, de placas e a determinados sistemas de Filtração Tangencial trazendo relativamente a estes últimos, vantagens importantes sob o ponto de vista do respeito pelo vinho filtrado e de economia do processo. AS LIMITAÇÕES DO ESTADO ACTUAL DA TECNOLOGIA. Parece, nesta altura, totalmente desnecessário falar sobre as limitações dos filtros de terras que se continuam a usar de forma generalizada nas adegas e sobre a necessidade de encontrar uma tecnologia que os substitua. Uma das técnicas que despertou mais expectativas nos últimos anos foi a Filtração Tangencial, termo que aglutina diversos sistemas que funcionam de forma bastante diferente, devido fundamentalmente ao material da membrana filtrante que usam como também pela forma como a membrana é instalada. Essencialmente, todos os filtros tangenciais pertencem a dois grandes grupos: os que usam membrana cerâmica e os que usam membrana polimérica. Em teoria, ambas as tecnologias são igualmente válidas para o tratamento do vinho. No entanto, o uso de uma ou de outra condiciona, de forma importante, o trabalho na adega. A aplicação da Filtração Tangencial com membrana polimérica (membrana que pode ser fabricada em fibra oca ou em espiral) está condicionada pela natureza dos polímeros usados para a sua fabricação. Apesar da tecnologia proporcionar membranas poliméricas cada vez mais resistentes, existem importantes limitações no que diz respeito às condições de limpeza necessárias para tornar amortizável o custo das referidas membranas. Daí a necessidade de efectuar tratamentos prévios ao vinho para evitar a colmatação irreversível. As limitações de compatibilidade química e mecânica impedem também a implementação de condições suficientemente enérgicas para limpar de forma proporcional ao grau de colmatação. Em geral, a Filtração Tangencial com membrana cerâmica oferece, uma resistência muito maior suportando melhor as limpezas. Existe uma variedade considerável de geometria dos canais de circulação, característica dos equipamentos que condiciona o seu funcionamento. No entanto a sua utilização na adega é praticamente ilimitada. Um filtro com membrana cerâmica é muito mais robusto e menos dependente da variabilidade dos vinhos a filtrar. Mas o certo é que para que isto seja verdade a membrana tem de ser montada num equipamento com a engenharia necessária para poder controlar bem o processo (tanto na filtração como na limpeza), o que exige um investimento substancialmente maior que o necessário para o próprio filtro (seja polimérico ou cerâmico). Quer dizer que, só um sistema completo, com a engenharia necessária e desenhado para o pior dos casos da adega, é que

2 realmente pode operar em qualquer circunstância. Se não for o caso, as limitações de um Filtro Tangencial de membrana cerâmica são tão significativas como as da Filtração Tangencial polimérica. A NECESSIDADE DE UMA NOVA TECNOLOGIA A experiência de quase 20 anos usando a tecnologia tangencial na indústria do vinho demonstrou que para filtrar, combinando um respeito escrupuloso pelo vinho com a economia necessária, há que limpar muito bem a membrana. Para esta limpeza é fundamental fazer uso de condições enérgicas às quais a membrana deve ser resistente. Isto implica um importante investimento, pois nestes equipamentos não é possível evitar automatismos e sistemas de controlo nem colocar membranas de maior superfície específica que reduzam o investimento mesmo à custa da sua resistência. O que se deduz da experiência acumulada é que a tecnologia tangencial só pode aplicar-se à indústria enológica com êxito se integrada num Sistema Tangencial que inclui não só o filtro mas também os processos de limpeza e procedimentos de trabalho automáticos perfeitamente adaptados a cada utilização, mas também a membrana cerâmica suficientemente robusta para qualquer aplicação em adega independentemente do estado de filtrabilidade do vinho. São conhecidas grandes reticências quanto ao uso da Filtração Tangencial que se baseiam no seguinte: - Medo em mudar os processos de elaboração - As alterações no vinho que a excessiva bombagem e um tamanho de poro demasiado pequeno poderiam originarem - A filtração tangencial (de membrana polimérica) implica custos importantes devidos ao seu uso: clarificações, perdas, custo de membranas, custo energético, uso de centrifugadoras - A inadequação dos equipamentos a pequenas produções - A inadequação dos equipamentos à filtração de vinhos imediatamente após a estabilização tartárica por frio em contínuo. É fácil concluir, então, que será necessário procurar um sistema alternativo que seja capaz de suprir as grandes lacunas que advêm da necessidade de substituir as terras diatomáceas na adega. A TÉCNICA MILLICHILLING A equipa de Engenheiros de Aplicações da Millipore em Espanha desenvolveu um sistema inovador de filtração, para a clarificação de vinho, que é capaz de resolver as limitações das técnicas existentes (filtração por terras, filtração por placas ou filtros tangenciais de membrana substituível). Além disso complementa a oferta dos Sistemas Cerâmicos de Microfiltração concebidos pela Millipore. O facto de se ter desenvolvido este sistema na Península Ibérica é relevante. A experiência de sucesso realizada em adegas espanholas foi a força impulsionadora deste desenvolvimento. Realizaram-se testes, em todas as regiões vinícolas da Península Ibérica: Penedés, Somontano,

3 Rioja, Mancha, Ribera, Jerez, Requena, Valdepeñas, Douro, Alentejo, Verdes.O leque de vinhos estudado é enorme, com diferentes composições, e inclui desde vinhos tintos e vinhos base de espumante, até Cabernet, Shiraz, Chardonnay Temos exemplos em todas as D.O. e variedades. EM QUE CONSISTE O CONCEITO MILLICHILLING TM O conceito Millichilling TM consiste num sistema baseado na Filtração Normal que previne a colmatação irreversível dos cartuchos. Desta forma converte-se numa alternativa muito vantajosa a todos os sistemas de filtração tangencial de membrana substituível. Como princípio básico, sempre que seja possível a Filtração de Fluxo Normal (NFF) esta é preferível à Filtração de Fluxo Tangencial (TFF): é um processo muito mais simples (menor engenharia associada), é mais barato (meio filtrante, custo de energia) e com menor impacto no fluido a filtrar (sem necessidade de recirculação). Mas é necessário recorrer à filtração Tangencial quando não há outra alternativa, ou seja, quando o poder de colmatação do fluído a filtrar torna inviável a filtração Normal. Esquema geral de Filtração Normal (NFF) Esquema geral de Filtração Tangencial (TFF) Partindo deste conceito assumido por praticamente todos os fornecedores e utilizadores de sistemas de filtração, temo-nos perguntado na Millipore se é possível conceber um filtro Normal que torne desnecessário o Fluxo Tangencial.

4 As respostas vêm associadas ao conceito de Colmatação, definida como a variação da pressão diferencial que um filtro alcança em função do tempo (se o caudal é constante) ou do volume acumulado (se o caudal varia). Curva de colmatación Presión Tiempo-volumen Curva de colmatação clássica Com base na experiência acumulada no que diz respeito aos mecanismos de colmatação conhecidos, começou-se a procurar um sistema que evite a colmatação irreversível de um meio filtrante num ciclo produtivo. Primeiro, agruparam-se as variáveis que afectam a colmatação para poderem ser alteradas mediante a concepção da parte do sistema que é afectada pelas mesmas. Ou seja, pelo meio filtrante, a circulação do vinho, a carcaça e os processos de limpeza (e de regeneração), aproveitando o que hoje em dia oferece a tecnologia de fabrico de filtros e de controlo de processos. O rigoroso e amplo estudo de experimentação realizado conduziram às seguintes características que se incorporaram no conceito Millichilling TM O meio filtrante: - Mantém a capacidade estrutural de forma repetitiva depois de numerosos ciclos de regenerações enérgicas - A construção do cartucho é especialmente reforçada - Oferece um valor muito baixo de pressão diferencial para um determinado caudal, alargando assim o intervalo para que se atinja a colmatação irreversível - Dispõe de uma estrutura aberta para favorecer a descarga de agentes colmatantes durante o processo (tanto na filtração como na regeneração) bem como para prevenir a intrusão dos agentes de colmatação. - A matriz filtrante tem de suportar fluxos inversos ou pulsantes

5 Fotografia do reforço especial para cartucho regenerável Estrutura da matriz filtrante de um cartucho regenerável Condições de circulação - Evita o depósito irreversível de material colmatante, através do controlo exaustivo da pressão e fluxos (controlo sobre a cinética das partículas) - É necessário alternar fluxos directos e inversos - Na carcaça, o tempo médio de residência deve favorecer a decantação A Concepção especial da carcaça Millichilling TM - Concepção invertida que facilita a decantação - Entradas laterais que limpam os cartuchos tangencialmente - Deflectores para controlar o fluxo tanto na filtração como na regeneração - Permite a alternância de fluxos Esquema do desenho especial da carcaça Millichilling TM

6 Fórmulas específicas de limpeza e regeneração - Dependendo da aplicação, o desenho invertido facilita a decantação - Processo totalmente automático para as limpezas - Fórmulas diferentes (só agua, só produtos químicos ou ambos) em função da aplicação e dos agentes colmatantes previstos - Limpezas mecânicas tangenciais - Limpezas preventivas intermédias durante o processo de filtração Esquemas de limpezas no sentido da corrente, sentido inverso e arrastamento lateral num equipamento Millichilling TM AS VANTAGENS DO MILLICHILLING TM PARA O PROCESSO As que afectam a qualidade do vinho Dado que as pressões diferenciais são baixas, não existe o risco associado a outros sistemas de filtração que trabalham com pressões mais altas e que podem originar a perda de algumas características enológicas do vinho. Os cartuchos filtrantes especificamente desenvolvidos pela Millipore para esta aplicação, com tamanho de poro de 1 e 2 mícron e nunca inferiores, têm sido utilizados com sucesso em todas as aplicações realizadas até à data (tanto na experiência piloto como nas instalações industriais que já estão em funcionamento) A combinação do tamanho de poro aberto, estrutura do cartucho e dinâmica de filtração (Filtração Normal) previne o fenómeno da polarização, facto indesejável que se produz em

7 determinadas membranas tangenciais (especialmente as poliméricas) cujo efeito sobre o vinho é de ultrafiltração, com a consequente perda de componentes essenciais. Na filtração Normal, o sistema é mais sanitário do que os sistemas de filtração tangencial (circulação mais complexa), do que os filtros de terras ou do que os filtros de placas. Isto tem um efeito muito positivo sobre as contagens microbiológicas do vinho à saída do equipamento, inclusivamente quando comparado com sistemas de tamanho de poro menor. Ao não existir bombagem de recirculação a energia transmitida ao vinho é muito menor. O equipamento pode trabalhar evitando bombas centrífugas. Como consequência, não existe aumento de temperatura associado à bombagem. As que afectam o menor custo da operação: A ausência de bombagem de recirculação implica uma poupança considerável no consumo eléctrico. Em média, um filtro tangencial que produziu o mesmo caudal que um Equipamento Millichilling TM tem um consumo energético entre 10 e 15 vezes superior. O custo do material filtrante Millichilling TM é também sensivelmente menor em comparação com qualquer filtro tangencial. Não existem perdas nem produção de concentrados. Em particular, na aplicação da filtração à saída do frio, permite a recuperação dos sais de bitartarato. As que afectam a funcionalidade do processo Trata-se de um sistema concebido para produzir um caudal constante. O que difere dos sistemas de filtração tangencial, terras ou placas. Portanto, é perfeitamente compatível com qualquer processo contínuo da adega (saída de frio, electrodiálise, engarrafamento ). Dependendo do volume movimentado pela adega, a continuidade nos processos pode evitar o uso de tanques intermédios o que acarreta uma vantagem industrial substancial. É perfeitamente compatível com a normativa ATEX para a manipulação de produtos com alto teor alcoólico. Sistema de Millichilling TM simples Sistema Millichilling TM duplo

8 A OFERTA DE EQUIPAMENTOS MILLCHILLING TM A oferta de equipamentos Millichilling TM está totalmente adaptada à necessidade da adega. São fabricados por encomenda com engenharia totalmente adaptada para cada aplicação: Sistemas duplos para trabalhar 24 horas sem interrupção. Sistemas simples. Capazes de render desde poucos de litros por hora até instalações para centenas de hectolitros por hora. Sistemas totalmente automáticos a manuais. Passíveis de ampliação, fixos e móveis. Com limpezas químicas e limpezas só com água quente. Esta capacidade de adaptação do sistema às necessidades da adega faz com que os equipamentos Millichilling TM possam estar presentes em adegas que anualmente processam desde 10 mil litros a 10 milhões de litros. O equipamento adaptar-se-á perfeitamente a qualquer na aplicação. NB: Millichilling TM é uma marca registada propriedade da Millipore Corporation ECOFILTRA, LDA ecofiltra@ecofiltra.pt