A filtração tangencial, também conhecida como filtração de fluxo cruzado, é um processo físico no qual, sob pressão, o fluido de alimentação flui paralelamente à superfície de uma membrana, separando sólidos insolúveis, coloides, emulsões, moléculas e íons presentes no fluido.
A aplicação da filtração tangencial no mercado de filtração de vinhos está crescendo diariamente, e cada vez mais pessoas a escolhem como substituta da filtração com terra diatomácea.
Dependendo da aplicação, a filtração tangencial no processo de vinificação pode ser classificada em: Pré-filtração, filtração de polimento e filtração final.
– Pré-filtração
Remove partículas maiores, como cascas de uva, engaços e outros detritos, antes que o vinho entre no sistema de filtração principal.
– Filtração de Polimento
Refina ainda mais a limpidez e a qualidade do vinho, removendo partículas menores, proteínas que causam turbidez e quaisquer impurezas restantes.
– Filtração Final
Garante que o vinho esteja microbiologicamente estável e livre de leveduras, bactérias e outros microrganismos.
Dependendo do tipo, a filtração de vinho por membrana de fluxo cruzado pode ser classificada em: Microfiltração, Ultrafiltração, Nanofiltração e Osmose Reversa.
– Microfiltração e Ultrafiltração: A microfiltração é usada principalmente para remover partículas maiores do vinho, como células de levedura, bactérias e sólidos em suspensão.
A ultrafiltração remove seletivamente moléculas maiores, incluindo proteínas, polissacarídeos e alguns compostos fenólicos.
– Nanofiltração:: A nanofiltração remove seletivamente moléculas pequenas, íons e alguns compostos orgânicos.
– Osmose Reversa:: A osmose reversa remove água e solutos dissolvidos, concentrando ou diluindo os componentes do vinho.
Com base no material da membrana, elas são divididas principalmente em membranas cerâmicas (inorgânicas) e membranas poliméricas (orgânicas).
Com base em seu formato, as membranas são divididas em membranas espirais, membranas de fibra oca e membranas tubulares.
De acordo com seu tipo, as membranas podem ser divididas em três grandes categorias:
Os minerais mais comumente usados são: cerâmica-metal, carbono-carbono, zircônio-aço inoxidável; as membranas orgânicas incluem alumina-alumina, óxido de titânio-alumina, etc.
Os filtros de fluxo tangencial consistem em um ou mais elementos filtrantes chamados módulos, que utilizam diferentes configurações e tipos de membrana. Incluem também um tanque de alimentação, bomba de alimentação de baixa pressão, equipamento de refrigeração, tubulações e válvulas, pressostatos, medidores de vazão, sondas de temperatura, viscosímetros, etc. Há muitas vantagens no processo de vinificação.
Diversos fatores podem causar o entupimento da membrana durante a filtração.
Embora o aumento da temperatura seja benéfico para a filtração, pois reduz a viscosidade do líquido filtrado e os efeitos da polarização de concentração, ela não deve ser aumentada além de 20-25°C para vinhos, pois isso reduzirá significativamente sua qualidade.
Altas vazões aumentam a turbulência do líquido em circulação, reduzindo a espessura da camada limite e, consequentemente, as diversas formas de entupimento da membrana.
A eficiência da filtração por fluxo tangencial diminui à medida que a concentração do líquido filtrado aumenta, devido à concentração progressiva do líquido retido e à consequente diminuição do permeado. Isso significa que quanto mais concentrado o líquido a ser filtrado, mais difícil será sua passagem pelas membranas filtrantes e, consequentemente, menor será o permeado obtido.
A taxa de fluxo de filtração é proporcional à diferença de pressão entre a entrada e a saída da membrana, sendo que a diferença de pressão ideal corresponde ao limite de fluxo de permeado. Quando a pressão ideal é excedida, a taxa de fluxo de permeado diminui devido à compactação dos sedimentos.
A membrana é o coração do equipamento de filtração tangencial; seus cuidados e manutenção são essenciais para a qualidade e a rentabilidade.
Normalmente, após algumas horas de operação de filtração (que variam dependendo das condições de operação), a membrana atinge um alto grau de obstrução e a taxa de fluxo de permeado cai abaixo do nível mínimo de desempenho aceitável.
O procedimento de limpeza, cuja frequência depende da carga de turbidez e da taxa de fluxo de filtração, geralmente é realizado invertendo-se periodicamente a direção do fluxo de filtração ou retrofiltração.
Para proteger as membranas e prolongar sua vida útil, recomenda-se o seguinte:
Atualmente, o uso da filtração tangencial está se tornando uma tendência não apenas na filtração de vinho, mas também na filtração de cerveja e em aplicações de recuperação de soluções cáusticas.
