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O que é filtração tangencial?

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.

Qué es la filtración tangencial

Aplicação da Filtração Tangencial no Processo de Vinificação

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.

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Tipos de Filtração Tangencial

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.

Tipos de Membranas Filtrantes

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:

  • Membranas homogêneas: onde os poros têm o mesmo diâmetro em toda a sua extensão.
  • Membranas assimétricas: onde os poros aumentam de tamanho em direção ao interior (celulose, polissulfona, poliamida, poliéster sulfona, etc.).
  • Membranas compostas: formadas por um suporte altamente permeável, geralmente cerâmico, sobre o qual é colocada uma camada orgânica ou mineral.

Os minerais mais comumente usados ​​são: cerâmica-metal, carbono-carbono, zircônio-aço inoxidável; as membranas orgânicas incluem alumina-alumina, óxido de titânio-alumina, etc.

Vantagens dos Filtros de Fluxo Tangencial

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.

  • Produzem vinhos límpidos e brilhantes, limitando a retenção de polifenóis.
  • São mais ecológicos do que a terra diatomácea, evitando os carcinógenos presentes nela.
  • Apresentam menor probabilidade de entupimento e têm uma vida útil mais longa.
  • Proporcionam uma filtração mais eficiente, o que ajuda a simplificar ao máximo o processo de filtração.
  • Reduzem custos de manutenção, mão de obra e tempo de inatividade.

Considerações Ambientais e de Segurança na Filtração

Diversos fatores podem causar o entupimento da membrana durante a filtração.

Efeito da Temperatura

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.

Efeito da Vazão Tangencial

Altas vazões aumentam a turbulência do líquido em circulação, reduzindo a espessura da camada limite e, consequentemente, as diversas formas de entupimento da membrana.

Efeito da Concentração do Líquido Retido

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.

Efeito da diferença de pressão transmembrana

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.

Manutenção e cuidados com sistemas de filtração tangencial

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:

  • Desligamento periódico do sistema: A pressão transmembrana é reduzida e, em seguida, restaurada ao normal em até 3 minutos. Isso é feito a cada 20 minutos de operação.
  • Retrofiltração ou inversão de fluxo: O sentido do fluxo é invertido por 10 a 60 segundos a cada 5 a 15 minutos de operação.
  • Procedimento de contrapressão dinâmica: Este procedimento utiliza a contrapressão para recircular o permeado em um fluxo contracorrente, gerando uma vibração na membrana que remove o sedimento.
  • Procedimento de membrana vibratória: Este procedimento envolve a vibração contínua da membrana para evitar sedimentação e entupimento.

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.

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