PT820505E - Adjuvante de filtracao aperfeicoado utilizado em aluvionamento - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "ADJUVANTE DE FILTRAÇÃO APERFEIÇOADO UTILIZADO EM ALUVIONAMENTO"

Obiecto do invento O presente invento respeita a um adjuvante de filtração que apresenta propriedades aperfeiçoadas que é utilizado no aluvionamento. O presente invento estende-se à utilização deste adjuvante na filtração de qualquer líquido, designadamente de cerveja, mosto, vinho ou outras bebidas.

Resumo do estado da técnica

Os adjuvantes de filtração são substâncias finas que, utilizadas nas separações sólido-líquido por deposição numa peneira ou suporte, seja isoladamente, seja misturadas com as partículas a reter, asseguram ou melhoram, através de uma acção principalmente mecânica, a eficácia da separação.

Esta eficácia pode referir-se tanto ao nível qualitativo do filtrado obtido, como, por exemplo, ao da sua pureza ou ao da sua esterilização, como ao nível quantitativo pelo aumento do débito de filtrado.

Os principais adjuvantes utilizados são: - os diatomáceos provindos da calcinação dos diatomitos, fósseis de algas da família do plâncton e geralmente chamados de kieselguhr, - as perlites provenientes de uma rocha vulcânica, o riólito. Esta rocha triturada, moída, é expandida mais de 20 vezes num forno de calcinação; - o amido, sob a forma, por exemplo, de fécula de batata; - as cinzas volantes; - a celulose; - as matérias sintéticas, tais como as fibras de polímeros, as esferas de vidro ou de plástico, ...

Estes adjuvantes formam, durante a filtração, um meio poroso que capta as impurezas a eliminar e facilita o escoamento da fase líquida.

Sabe-se que estes adjuvantes podem ser utilizados, seja em pré-camada, quer em aluvionamento.

Em pré-camada, o adjuvante é colocado sobre o meio filtrante anteriormente à filtração da suspensão.

Em aluvionamento, o adjuvante é misturado na suspensão, anteriormente à filtração, geralmente graças a uma bomba doseadora. Esta suspensão forma um bolo misto composto por adjuvante e por impurezas. É muito frequente filtrar uma suspensão com aluvionamento sobre uma pré--camada, para obter um filtrado inicial bem clarificado, proteger o meio filtrante da migração de finas partículas susceptíveis de o colmatar e favorecer a desmontagem e a limpeza do material filtrante.

Um sector de aplicação de adjuvantes particularmente interessante é o do fabrico de cerveja. O pedido de patente europeia EP-A-0483099 descreveu um adjuvante de filtração destinado, em particular, a ser utilizado na técnica de aluvionamento no domínio cervejeiro. Este adjuvante é constituído por bolas esféricas de granulometria compreendida entre 5pm e 50pm com um diâmetro médio de cerca de 20pm.

Estes adjuvantes são, preferencialmente, utilizados sob forma de bolos cuja porosidade está compreendida entre 0,3 e 0,5.

Estas bolas esféricas são esferas incompressíveis resistentes à abrasão e aos agentes de regeneração, pouco sensíveis aos efeitos da temperatura e de qualidade alimentar. Elas são habitualmente feitas em vidro ou em matéria plástica maciça ou oca. O documento US-A-4326964 descreve um processo de filtração sobre "leito espesso" (deep beed). Segundo este processo, o líquido carregado de impurezas infiltra-se num leito filtrante colmatando-o, assim, progressivamente. Para aumentar a duração do ciclo e limitar a colmatação do filtro à superfície, é proposto ter-se um leito formado por camadas de diferentes granuiometrias no qual as partículas maiores se encontram no cimo do leito e bloqueiam as impurezas mais volumosas e as partículas mais finas se situam no fundo do filtro com vista a aprisionarem as impurezas mais pequenas. Assim que o leito estiver colmatado, está previsto efectuar-se uma limpeza que se efectua através de uma lavagem em contracorrente com um débito tal que se manifeste um fenómeno de fluidificação. Esta acção provoca uma mistura entre as diferentes camadas de diferentes granuiometrias. Para impedir esta homogeneização das camadas de diferentes granolumetrias, é proposto utilizar-se materiais cujas massas específicas sejam escolhidas de modo adequado para provocar a separação. Em particular, a incorporação de esferas de sílica ocas no cimento é um meio proposto para atingir este objectivo.

Obiectivos do invento O presente invento visa fornecer um adjuvante de filtração destinado a ser utilizado em técnicas de aluvionamento e que apresente um comportamento melhorado em relação aos descritos no estado da técnica e mais particularmente ao descrito no documento EP-A-483099.

Este adjuvante deve, em particular, convir a uma utilização no fabrico de cerveja e, mais particularmente, a uma técnica de aluvionamento destinada à clarificação de cerveja.

Principais elementos característicos do presente invento O presente invento, no essencial, refere-se a um adjuvante destinado a ser utilizado em aluvionamento essencialmente constituído por partículas angulares, indeformáveis sob o efeito da pressão e que apresentam um factor de forma, definido como sendo o quociente entre a dimensão menor e a dimensão maior, compreendido entre 0,60 e 0,85 e, preferencialmente, próximo de 0,7, em média.

Preferencialmente, a distribuição granulométrica destas partículas é caracterizada por um diâmetro médio (medição Malvern) compreendido entre 30 e 40 pm e pelo facto de 70% das partículas deverem apresentar um diâmetro compreendido entre 15 e 50 pm.

Preferencialmente, a superfície específica das partículas que constituem o adjuvante (medida segundo o método BET), corrigida pelo valor da massa específica do adjuvante, deve ser inferior a 106 m2/m3. Isto também significa que as partículas devem apresentar uma porosidade interna fraca de modo a evitar uma adsorsão demasiado significativa.

Preferencialmente, estas partículas são utilizadas sob a forma de um meio granular (bolo) cuja porosidade está compreendida entre 0,5 e 0,7 e cuja permeabilidade (determinada a partir da medida da resistência específica) está próxima de 1,5 Darcy. A massa específica do adjuvante não deve exceder em mais de 25% a da suspensão a filtrar a fim de evitar qualquer fenómeno de decantação ou de separaçao. O adjuvante segundo o presente invento destina-se a ser utilizado em conformidade com as técnicas de aluvionamento, mais particularmente no domínio do fabrico de cerveja.

Subentende-se, desde logo, que as técnicas ditas mistas, que utilizam simultaneamente uma suspensão com aluvionamento sobre uma pré-camada, são igualmente de considerar.

Descrição de um modo preferencial de concretização do invento

Tentar-se-á colocar em evidência as propriedades assinaláveis obtidas na utilização de um adjuvante segundo o presente invento em comparação com adjuvantes ditos clássicos (diatomáceos) e com um adjuvante tal como descrito no documento EP-A-0483099.

Os adjuvantes ditos clássicos são diatomáceos que são utilizados seja no aluvionamento, tais como kieselguhrs rosas obtidos por simples calcinação, seja em pré-camadas, tais como kieselguhrs brancos obtidos por calcinação e por fritagem/vitrificação. A título de exemplo, cite-se o CBL como kieselguhrs rosas e o DIF BO como kieselguhrs brancos, sendo estes dois adjuvantes comercializados pela sociedade CECA.

Por outro lado, um adjuvante tal como descrito no pedido de patente EP-A-0483099, apresentando-se sob a forma de bolas esféricas, foi igualmente utilizado a fim de efectuar um teste comparativo com o adjuvante segundo o presente invento. O quadro 1 reúne as principais grandezas que permitem caracterizar os diferentes adjuvantes de filtração. Tais adjuvantes são essencialmente caracterizados pela(o): - sua superfície específica (S0) medida segundo o método BET corrigindo o valor pela massa específica do adjuvante e expressa em m2/m3; - seu diâmetro médio (dméd), assim como pelos diâmetros a 10% de passantes (d10) e a 80% de passantes (d80), determinados a partir da efectuação de análises granulométricas Malvern (a raio laser).

Do mesmo modo, os meios granulares virgens (sem levedura) que constituem o bolo são caracterizados pela: - sua porosidade ε0 calculada a partir da massa específica aparente; - sua permeabilidade B0 determinada a partir da medida da resistência específica; - sua massa específica real (pa) determinada por picnometria.

Quadro 1: grandezas características dos adjuvantes de filtração S0 (m2/m3) ^méd (μ) di0 (μ) deo (μ) B0 (Darcy) ε0 massa específica (kg/m3) Pa Adjuvante Novo 5,5 105 34,7 16,5 46,8 1,55 0,61 1200 Adjuvante EP-0483099 1,3 10® 20 2 33 0,05 0,31 2290 CBL 6,0 10e 22,5 3,4 37,4 0,05 0,86 2300 DIFBO 3,5 106 29,5 6,5 45,9 0,55 0,83 2300

Os ensaios comparativos consistem na filtragem, a pressão constante, de uma suspensão concentrada de adjuvante e de leveduras cuja relação entre os dois constituintes permanece igual à de uma cerveja contendo 106 leveduras por ml adicionada de 100 g / hl de adjuvante. Esta concentração em leveduras pode ser considerada como sendo máxima para uma cerveja centrifugada.

Os ensaios descontínuos em laboratório foram efectuados com uma amostra de 2 litros de cerveja contendo 1011 leveduras adicionadas de 100 g de adjuvante. A filtração é efectuada sob uma pressão de 2 bar. Os bolos depositados são caracterizados pela: - sua resistência específica, que é a resistência à progressão do líquido por quilo de matéria sólida da suspensão (expressa em m/kg); - sua massa específica aparente pGS (em kg/m3). O quadro 2 representa, essencialmente, os dados da resistência específica e da massa específica dos meios mistos (adjuvante + impurezas) para os quatro adjuvantes pré-citados.

Quadro 2: resistência específica e massa específica dos meios mistos ot Pgs (m/kg) (kg/m3) Adjuvante novo 4,0 109 480 Adjuvante EP-0493099 i O O h- 1580 CBL o o o 293 DIF BO 7,2 109 320

Em conformidade com os dados reunidos no quadro 2, constata-se que o adjuvante segundo o presente invento dá lugar, na presença de leveduras, a bolos cuja resistência específica é muito inferior às obtidas para os adjuvantes ditos clássicos (kieselguhrs) e para o adjuvante descrito no documento EP-0483099. A massa específica aparente do bolo formado com o novo adjuvante é superior à medida para os bolos formados com os kieselguhrs, mas inferior à relativa ao bolo formado pelo adjuvante descrito no documento EP-0483099. Isto significa que a subida da pressão no filtro e o crescimento do bolo são nitidamente mais fracos com o adjuvante segundo o presente invento que com os adjuvantes tradicionais. Estas vantagens são consideráveis e permitem aumentar os tempos de filtração antes que se atinja a pressão máxima admissível no filtro ou que as câmaras de filtração estejam cheias de bolo, o que aumentará a duração útil de produção do filtro industrial.

Ademais, a forma e a distribuição granulométrica das partículas do adjuvante segundo o presente invento, permitem realizar um bolo de estrutura homogénea, o que tem por vantagem melhorar a eficácia das operações de substituição de um fluído por um outro. Isto é uma vantagem importante no caso da regeneração do adjuvante.

Porto, 18 de Maio de 2001

Pedro inriques i

Ruac ...... ____________'ORTO

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Adjuvante de filtração destinado a ser utilizado em aluvionamento, caracterizado por ser constituído por partículas angulares e indeformáveis sob o efeito da pressão, cujo factor de forma (medido no analisador de imagens), definido pelo quociente entre a menor e a maior dimensão, se encontra compreendido, em média, entre 0,60 e 0,85 e, preferencialmente, próximo de 0,7, sendo a forma das partículas homogénea e isotrópica.
2. 2. Adjuvante, segundo a reivindicação 1, caracterizado por a distribuição granulométrica das partículas ser definida por um diâmetro médio compreendido entre 30 e 40 pm (medição Malvern) e pelo facto de 70% das partículas apresentarem um diâmetro compreendido entre 15 e 50 pm.
3. 3. Adjuvante, segundo qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a superfície específica das partículas (medida segundo o método BET) dever ser inferior a 106m2/m3 ao corrigir o valor pela massa específica do adjuvante.
4. 4. Adjuvante, segundo qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por as partículas deverem formar um meio granular ou bolo apresentando uma porosidade compreendida entre 0,5 e 0,7 e uma permeabilidade superior a 0,5 Darcy.
5. 5. Adjuvante, segundo qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a massa específica não exceder em mais de 25% a da suspensão a filtrar.
6. 6. Adjuvante, segundo qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por ser constituído por partículas de vidro ou de matéria plástica.
7. 7. Utilização do adjuvante de filtração segundo qualquer uma das reivindicações anteriores, para a filtração de qualquer líquido, designadamente de bebidas como a cerveja, segundo o processo de aluvionamento, encontrando-se o adjuvante de filtração misturado com a suspensão a filtrar.
8. 8. Utilização segundo a reivindicação 7, designadamente no domínio do fabrico de cerveja, na qual se forma uma pré-camada de adjuvante de filtração sobre o meio filtrante antes de se proceder à filtração da suspensão. Porto, 18 de Maio de 2001 O Mandatário

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