Sistema de alcoholización y concentración de mosto de uva.

Ing. Armando Kamal Neme
INTRODUCCIÓN
Época / Equipo
Objetivo/Método
principios del siglo XX
vinos especiales por
adición de alcohol
vínico hasta una
graduación
suficiente para
estabilizarlos.
1910/1920
bodega Mendocina
incorpora un
evaporador de tubos
horizontales
Concentración de
mosto
Evaporadores al
vacío:
Paila de cobre
estañado,
conectada a una
"tromba de vacío"
tª ebullición 50/60 ºC,
tiempo de
residencia para
alcanzar 69/69 ª Brix,
aprox. 1 hora.
Equipo
Objetivo/Método
tecnología HTST
(Hight Temperature
Short Time),
- Pasteurización y
envasamiento de
leche y jugos,
VENTAJAS:
-Apto para la
obtención de MCU
y Manzanas.
-Los jugos se
concentran
clarificados,
despectinizados y
filtrados.
- Aplicación en
EQUIPOS
CONCENTRADORES
AL VACIO DE SIMPLE
Y MULTIPLES
EFECTOS.
Fluido calefactor:
Vapor de Aguasaturado, no
recalentado durante
20/30 segundos.
El flujo pelicular del liquido (jugo), se logra mediante el sistema de flujo descendente -falling filma través de un haz tubular, calefaccionado por vapor de caldera, que cede al jugo sus
calorías, evaporando una cantidad equivalente de "agua de constitución " del mismo.
Equipo
Objetivo/Método
EVAPORACION EN
MULTIPLES EFECTOS
(hasta 6 efectos)
Ahorro de energía
térmica
COMPRESION
MECANICA DEL
VAPOR
-Descontaminación
ambiental
-Obtención de agua
potable, sustituye el
consumo de
combustibles por la
energía eléctrica.
- Obtención del Alcohol
Carburante (99,7ªG:L:), a
partir de Maíz.
Época /
Equipo
Objetivo/Métod
o
A fines de los
años 50
Evaporador a
placas simple
efecto.
Equipos para la
industria de los
jugos de frutas:
cítricos,
manzanas y
peras.
Centrifuga de platos
calefaccionados Alfa Laval
Ventajas:
El evaporador de placas y
el evaporador CENTRYTHERM, son aptos para la
concentración de jugos
cítricos, que se procesan
turbios, sin despectinizar, sin
exceder los 50/55 º Brix.
Hitos
1972
Peñaflor instala en su bodega de San Martín (S.Juan), un
evaporador de triple efecto de tubos horizontales Unipectine,
con inyección a presión a través de orificios en cada unos de
los tubos de la calandra de evaporación, sistema de
alimentación similar al de los evaporadores a placas.
1973
Eugenio Bustos (San Carlos, MZA), la planta de UVEXPORT S.A.,
cuyo proceso de producción fue diseñado para satisfacer
principalmente la demanda de un cliente de Caracas, que
requería un producto apto para diluir y fermentar.
PEÑAFLOR : planta de jugos (por dilución de concentrados) en
PUERTO RICO .
- Comparación entre los jugos de uvas y de manzana:
Manzana
Uva
DESTINO PRINCIPAL
Consumo en fresco
Industrialización
DISPONIBILIDAD
Todo el año
4 meses
CONSERVABILIDAD DEL
CONCENTRADO
Estable a 71ª Brix y 10ªC
Inestable por cristalización
y fermentaciones a 68,5
ªBrix
AZUCAR PRINCIPAL
LEVULOSA
GLUCOSA
ACIDO FIJO (X)
MALICO (levogiro)
TARTARICO (dextrogiro)
SOLUBILIDAD DE LA SAL DE
POTASIO
ALTA
BAJA
(x) Según un estudio del INV, la acidez inicial de las uvas es originada por el acido
málico que se isomeriza a tartárico a medida que avanza la madurez .
Resumiendo:
La manzana para industria esta disponible todo el año , (ya sea proveniente del
monte frutal, o del galpón de empaque que recibe del frigorífico), en cambio la
uva debe ser procesada en un lapso muy breve y además el concentrado
carece de estabilidad.
ESA FUE LA RAZON POR LA CUAL LA PRODUCCION DE LOS MOSTOS
CONCENTRADOS DE UVAS, DEBIO BASARSE EN LA UTILIZACION DE LOS MOSTOS
CONSERVADOS POR SULFITACION.
La sulfitación de los mostos de uvas y su conservación por un lapso prolongado.
no asegura
totalmente su
estabilidad
antifermentativa.
requiriere empleo
de resinas EPOXI
para las piletas
actualmente
cuestionado por
posible generación
de Ftalatos.
DESCRIPCION DEL PROCESO DE OBTENCION DE CONCENTRADOS,
PARTIENDO DE MOSTOS SULFITADOS DE UVAS
Mosto sulfitado
Enfriamiento
Filtrado
Filtrado
Intercambio catiónico
(aumento de acidez)
borras
tartáricas
dulces
Reconcentración
a 68- 68,5ªBrix
Filtrado
Desulfitación (columnas de platos
perforados, arrastre con vapor directo)
Preconcentración a 45ªBrix
Envasamiento y despacho
3 tratamientos térmicos: perdida
por arrastre.
PROPUESTA: Empleo del
CONSERVANTE AGRICOLA
(alcohol vínico aprox. 90ªGL)
- Utilización propuesta desde 1985 para Jugos
de Uvas destinados a la industria
concentradora y exportadora de mostos.
-Practica tradicionalmente permitida por la
legislación; sin embargo, la novedad que
ahora se reitera.
Aplicación de
EVAPODESTILACION ,
contenido en el mosto o
vino en procesamiento.
evaporación (del
agua de
constitución)
RECUPERA CION Y
RECICLADO DEL
ALCOHOL
destilación del
alcohol (propio o
agregado)
La evapodestilación, tuvo un
gran desarrollo en Europa a
mediados del siglo XX, en la
industria del Alcohol de maíz.
Logró dos importantísimos objetivos:
-Eliminación de la contaminación provocada por las vinazas (residuo
liquido de la destilación).
-Ahorro energético por la aplicación de la evaporación en Múltiples
efectos.
Actualmente, se encuentra en su etapa final de aprobación de la
patente:
PROCESO Y EQUIPO PARA LA ELABORACION DE JUGOS
CONCENTRADOS DE FRUTAS POR EVAPODESTILACION
EQUIPAMIENTO PROPUESTO
(PARTES)
calor
I-II y III : cuerpos tubulares evaporadores
C1-C2-C3 :ciclones separadores de vahos
bomba
de vacío
Columna de
destilación
B1-B2-B3 : bombas de circulación de jugo
reflujo
calor
Condensador
de Superficie
calor
EQUIPAMIENTO PROPUESTO
(FLUJOS)
agua caliente
Jugo alcoholizado o vino
salida
fracción
aromática
ingreso de
vapor de
caldera
ingreso de
agua de
enfriamiento
retorno de
condensados
a caldera
Mosto
Concentrado
68/69 ° Brix
agua
vegetal
Alcohol de
vino 90 ° G.L.
CARACTERÍSTICAS
- Se obtiene un alcohol sin rectificar, pero totalmente genuino y
utilizable para la CONSERVACION ANTIFERMENTATIVA DE LOS MOSTOS
- Costo de producción será sensiblemente inferior al del Alcohol vínico
rectificado de 96°G.L. que actualmente se obtiene en nuestras
destilerías a partir de vinos y/o subproductos.
-Perdidas de alcohol durante el almacenaje y procesamiento de los
mostos alcoholizados, se estiman comprendidos entre el 5 al 7% del
alcohol empleado.
-Al evitarse la doble concentración de los mostos (que se practica para
su destartarización), se mejoraran los rendimientos finales del proceso.
-Se eliminan los procesos de desulfitación y la doble concentración
para detartarizar.
RESEÑA HISTÓRICA:
Hitos
Mediados de
los `80
excedentes vínicos: se desnaturalizó con cloruro de sodio, con
el objeto de que el único destino posible de los mismos fuese la
destilación, sin prever que muchos aparatos de destilación no
tolerarían la presencia de ClNa.
la política Europea de Destilación obligatoria , determino que
ese continente se autoabasteciera de alcoholes vínicos y la
destilación en nuestro país, quedó en desventaja como destino
de los excedentes, frente a la sulfitación y concentración de
mostos.
La elaboración
de mostos fue
creciendo ,
hasta la helada
del 4 /11/1992
Esto determinó la desaparición temporal de los excedentes a
partir de la cosecha 1993.
Hitos
una
vez normaliza
da la
producción
en 1995
comienza la aplicación del llamado ACUERDO
MENDOZA-SAN JUAN, el cual fija una diversificación
porcentual anual obligatoria de la cosecha de uvas,
hacia destinos distintos de la vinificación,
La presencia de cantidades remanentes de S02 en el
producto final Mosto Concentrado,( imposible de
eliminar totalmente por la aplicación de métodos
exclusivamente físicos), trae como consecuencia
imponer trabas, y argumentos comerciales usados para
el regateo.
También aleja al producto de la denominación JUGO, y
la acerca en cambio a la mas usada en la practica y
legislación vitivinícola, MOSTO.
Otra practica habitual que seria interesante
reemplazar es la acidificación de los mostos mediante
el pasaje a través de resinas de Intercambio
Catiónico para la captura del Potasio (que luego son
regeneradas con una solución de HCl con lo cual el
ClK formado se transforma en otro contaminante).
Un método alternativo sería la corrección de la acidez
mediante el empleo de CONCENTRADO DE UVAS
VERDES, ricos en acido málico (levógiro, que no
genera precipitados con el Potasio).
Siendo el metaloide Potasio un componente esencial de la alimentación
humana, sería favorable para la valorización de los jugos mantener su
contenido potásico, en vez de degradarlo a la condición de residuo
contaminante de las aguas residuales.
El empleo del alcohol vínico (90/96ª G.L.) como conservante de los
mostos límpidos no exigiría que el alcohol a utilizar fuera rectificado, ya
que el mismo, luego de su recuperación simultanea a la obtención del
Jugo Concentrado, podrá ser reciclado
Se puede predecir (tal como ha ocurrido en
experiencias de laboratorio), que esos
alcoholes recuperados durante la
concentración en escala industrial, contendrán
todos los componentes volátiles y aromáticos
de la uva, componentes que con la tecnología
empleada en la actualidad, se pierden durante
la desulfitación.
Obtención de Jugo Concentrado
de Uva (ahora si sería inobjetable
esta denominación), a partir de
Mostos Alcoholizados:
Mosto fresco
Centrifugación (o
concentración
DIRECTA a 68/70 ª
Brix
otro método de
clarificación rápida)
Alcoholización
Borras coloidales y de
tartrato de Potasio.
Mosto límpido
exento de
coloides
Filtración
Envasado
Ajuste de acidez
(preferiblemente con
concentrado de uvas
verdes)
VENTAJAS.
UN SOLO TRATAMIENTO
TERMICO
Ahorro de Energía
INCREMENTO DEL
RENDIMIENTO
Por eliminación de pérdidas
en la desulfitación, doble
concentración y doble
filtrado
APROVECHAMIENTO
DE LAS BORRAS
TARTARICAS.
Producción de acido
tartárico y posible
recuperación de ClK.
ALMACENAJE EN
PILETAS SIN
REVESTIMIENTO
VENTAJAS.
POSIBILIDAD DE
AUMENTAR EL GRADO
BRIX PARA LA
EXPORTACION
RECUPERACION
DE COMPONENTES
AROMATICOS DEL
MOSTO
REACTIVACION DE LA
INDUSTRIA DE
DESTILACIÓN DE VINOS
con disminución del costo de fletes y
con mayor estabilidad anti
fermentativa.
Al redestilar los alcoholes para la
elevación del grado alcohólico
POSIBILIDAD DE OBTENCION DE CONCENTRADOS TINTOS, A
PARTIR DE UVAS SEMITINTORERAS.
OTROS ASPECTOS:
Importancia del flujo inverso
El sistema se completa con la inclusión de un intercambiador de calor a
placas (no figura en el esquema), cuya misión es calentar el jugo que ingresa,
aprovechando las calorías contenidas en el concentrado obtenido.
DESVENTAJAS
INVERSION INICIAL PARA GENERAR EL VOLUMEN DE ALCOHOL
NECESARIO.
INVERSION PARA EQUIPAMIENTO DE RECUPERACION DE
ALCOHOL Y TANQUES DE ALMACENAJE.
RESUMEN:
Aprovecha las propiedades estabilizantes antifermentativas del alcohol
etílico, y que además favorece la conservación de las cualidades
organolépticas del producto final, al bajar la temperatura de ebullición.
Este proceso, es también apropiado
para los derivados de los jugos
vegetales, total o parcialmente
fermentados.
Asegurar una
recuperación a bajo
costo del alcohol y de
las fracciones aromáticas
de los jugos,
permite introducir
una sustancial
simplificación de las
etapas de
fabricación
PROBABLES CONSECUENCIAS ECONOMICAS DE LA ADOPCION DEL
SISTEMA PROPUESTO
-CONCENTRAR VINOS, con el
objeto de obtener ALCOHOL
(de graduación igual o
mayor a 50ªG.L.), y un
EXTRACTO VINICO, sobre
cuyo destino y usos deberá
legislar el INSTITUTO
NACIONAL DE
VITIVINICULTURA.
-CONCENTRAR MOSTOS ALCOHOLIZADOS, para recuperar el alcohol
y obtener Mostos concentrados libres de conservantes químicos.
CONCLUSIONES:
La producción de Mostos alcoholizados, esta prevista en la
legislación vigente.
La aprobación de la LEY GENOUD, que otorgó al INV el control total en
el país de los alcoholes etílico y metílico, ha facilitado la tenencia en
bodega de alcohol vínico, necesaria para la alcoholización de
mostos durante la cosecha.
El sistema permitiría además la recuperación de la destilación de
vinos, por lo tanto su aplicación favorecerá el desarrollo conjunto (en
un mismo establecimiento), de la producción de mostos y alcoholes.
La captura de los componentes aromáticos de los mostos, que
actualmente se pierden en el proceso de desulfitación junto con el
alcohol de los mostos que ingresan con principios de fermentación, es
una ventaja adicional del sistema.
Abre la posibilidad de recuperar la perdida
industria de los AGUARDIENTES DE UVA.
¡RECUPERAR EL VIÑEDO DE ALTO RENDIMIENTO!
LA REDUCCION DEL GRADO
ALCOHÓLICO DE LOS VINOS
El sistema consiste en la
evaporación de una parte
del mosto obtenido de la
uva en procesamiento,
utilizando el Agua Vegetal
(AV) obtenida, para la
reducción del grado
azucarino del resto del
mosto enviado a
fermentación.
Puesto que la adopción de la compresión mecánica produce un
importante ahorro en el CONSUMO DE AGUA de la planta
concentradora, las principales empresas fabricantes ya proveen
equipos con compresión PARCIAL de los vapores.
La conveniencia de la
adopción de este
sistema está
relacionada con la
capacidad evaporativa
de la planta y de la
disponibilidad y costo
del agua de
enfriamiento.
10KWhora Ξ1000Kg Agua Evaporada
La evaporación (concentración)
del mosto, puede ser conducida
por el sistema que actualmente
emplea la industria en la
obtención de concentrados,
mediante la utilización de
generadores de vapor, o bien
mediante la aplicación del
sistema:
EVAPORADOR DE CICLO
FRIGORÍFICO (ECF)
Fue diseñado para procesar jugos
muy sensibles al calor
(especialmente cítricos), puede
funcionar a temperaturas tan
bajas como 20°C, dependiendo
ello del gas refrigerante empleado.
Con NH3 la temperatura de
evaporación utilizada es de 30°C,
este valor fue empleado para los
cálculos y gráficos.
Pero lo importante del sistema,
es que las bajas temperaturas
de operación, abren la
posibilidad de uso de la ECF no
solo para procesar mostos, sino
también para vinos
El sistema además brinda la
posibilidad de uso de la
capacidad frigorífica en otras
etapas del proceso de
elaboración, cuando no se utilice
el equipamiento para la obtención
dc Agua Vegetal.
EVAPORADOR DE CICLO
FRIGORIFICO
Efectos
Agua
Vegetal
(KAE/hora)
Sup. lntercambio
N°cafios l=6m d= 1"
Caudal KgsMCU/h
(Its/h)
1
418
46 m2- 72 caños
627
202
2
836
1 cuerpo evaporador
(2° efecto) + 1 cuerpo
de condensación
1254
404
Observaciones y datos
para el calculo:
229.600 Cal/ (540 + 10) °C = 418 KAE = kg de agua evaporada = Kg Agua Vegetal)
Temp.alimentaci6n= 20°C Temp. evaporaci6n 30CC. Calor evaporación = 540 Cal/Kg
En el ECF de doble efecto,
se incorporan:
1 cuerpo de evaporación de
igual superficie de intercambio
más su correspondiente ciclón
separador de vahos.
1 cuerpo de condensación
de igual superficie de
intercambio, conectado al
sistema de vacío, y enfriado
mediante la recirculación de
un fluido enfriador circulando
entre el condensador y el
evaporador del equipo
frigorífico.
DATOS PARA EL CALCULO
-Si bien en un evaporador rápido funcionando con
vapor de caldera, se considera un consumo de 1,2
Kgs. de vapor por KAE (kilo de agua evaporada) en
el primer efecto, en el caso del ECF ante la
inexistencia de pérdidas de calor con el ambiente, se
considera un rendimiento energético del 100%.
-El balance térmico utilizado para el cálculo
esta basado en los datos de funcionamiento
de un equipo VMC de 86,4 HP a 750 rpm con
desplazamiento de 456,8 m3/hora, y un aporte
de 229.600 Frigorías por hora, funcionando
con amoníaco.
El proceso propuesto no deja subproductos:
1)mosto
concentrado
venta como
concentrado virgen
2) agua vegetal
rebaja del grado.
-Debido a la baja temperatura de operación, se debe lograr un alto
vacío en todo el interior del equipamiento.
Por este motivo, se propone un diseño especial, por lo cual se considera
que no es necesario el uso de ciclones de desplazamiento tangencial de
vahos. Por este motivo, es que se propone la adopción de los sistemas de
separación de fases liquido-vapor, formando parte de cada uno de los
cuerpos evaporadores, a saber:
a)separador superior en el primer
efecto, con conexión próxima y
directa al segundo efecto
b)separador inferior en el segundo
efecto, conectado directamente al
condensador.
Esta disposición, a mas de reducir costos. tiene como fin principal lograr un alto vacío
en el primer efecto, para que el mosto o vino entren en ebullición a 30°C.
La adopción de un sistema de "doble efecto", si bien encarece el costo del
equipamiento, disminuye sensiblemente el costo de producción.
En el caso del procesamiento de un vino de alto grado (que debería estar lo mas
despojado posible del C02 disuelto), se obtendrán:
Vino "concentrado" de
bajo grado alcohólico,
que seguramente
resultara apto para ser
mezclado con el vino
original del cual provino
Agua Vegetal con
alcohol, con una
graduación que se
puede estimar un 25%
(100/ 78) superior a la
del vino original.
Esta agua con alcohol,
puede reprocesarse
separadamente en el
mismo ECF, reciclando la
fracción condensada en
el primer efecto hacia el
tanque de alimentación
y obteniendo en el
condensador un
producto alcoh6lico de
30°G.L aproximadamente
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!
Ing. Armando Kamal Neme