Auxiliares de filtración y/o floculación para la purificación de alimentos líquidos.

Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación para la purificación de alimentos líquidos que comprende un agente adsorbente y un espaciador

, las partículas del espaciador son intrínsecamente hidrófobas o hidrofobizadas, y las partículas del agente adsorbente son intrínsecamente hidrófobas o hidrofobizadas y están asociadas a las partículas del espaciador formando un material compuesto con las mismas, caracterizado por que el agente adsorbente es talco con un área superficial específica de más que 40 m2/g y un valor d50 de 0,05 a 5 μm, y el espaciador es vidrio con un valor d50 de 1 a 50 μm y está hidrofobizado con un agente lipófilo.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E07110401.

Solicitante: MONDO MINERALS B.V.

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: KAJUITWEG 8 1041 AR AMSTERDAM PAISES BAJOS.

Inventor/es: GANE,PATRICK A.C, SCHOELKOPF,JOACHIM, WENK,ARMELLE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Composiciones absorbentes o adsorbentes sólidas... > B01J20/32 (Impregnación o revestimiento)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Composiciones absorbentes o adsorbentes sólidas... > B01J20/12 (Arcillas de origen natural o tierras decolorantes)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > TRATAMIENTO DEL AGUA, AGUA RESIDUAL, DE ALCANTARILLA... > Tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla... > C02F1/52 (por floculación o precipitación de las impurezas en suspensión)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Composiciones absorbentes o adsorbentes sólidas... > B01J20/10 (conteniendo sílice o un silicato)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > PROCEDIMIENTOS QUIMICOS O FISICOS, p. ej. CATALISIS,... > Composiciones absorbentes o adsorbentes sólidas... > B01J20/28 (caracterizados por su forma o sus propiedades físicas)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Procedimientos de filtración (procedimientos especialmente... > B01D37/03 (utilizando agentes de floculación)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE;... > PASTEURIZACION, ESTERILIZACION, CONSERVACION, PURIFICACION,... > Pasteurización, esterilización, conservación,... > C12H1/02 (combinado con eliminación de depósitos o materias de adición, p. ej. materiales de adsorción)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL > SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda... > Procedimientos de filtración (procedimientos especialmente... > B01D37/02 (Prerrevestimiento de elementos filtrantes o del material; Adición de ayudas para filtrar el líquido a filtrar)

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Fragmento de la descripción:

Auxiliares de filtración y/o floculación para la purificación de alimentos líquidos La presente invención está dirigida a nuevos auxiliares de filtración y/o floculación para la purificación de alimentos líquidos, así como a un método para su preparación, al uso de los auxiliares de filtración y/o floculación mejorados, y a una torta de filtro usada para la purificación de alimentos líquidos.

Las impurezas difieren en composición química en relación al producto que las contiene. Pueden existir de manera natural o bien ser añadidas, intencionadamente o involuntariamente, durante la fabricación de un producto.

Cuando están presentes en un líquido, las impurezas pueden afectar a las propiedades del líquido u otros aspectos. Se ha observado que alteran características sensoriales, tal como induciendo turbidez, decoloración o un cambio en el sabor, o incluso comunican toxicidad al líquido. Tales impurezas pueden ser de naturaleza orgánica o inorgánica, e incluyen polvo, microbios, levaduras, conservantes, colorantes y otras impurezas conocidas.

Las impurezas son retiradas generalmente de los líquidos por medios físicos. Una estrategia implica una decantación del líquido, que se basa en el principio de que los elementos insolubles que presentan una densidad superior a la de su entorno líquido tenderán a reunirse en la base del recipiente de decantación por gravedad. A fin de aumentar la velocidad de este relativamente lento proceso, se puede introducir en el líquido un aditivo coagulante, “auxiliar de floculación”, para flocular todas o parte de las impurezas, formando de este modo una torta de filtro que consiste en el auxiliar y las impurezas reunidas en la base del recipiente de decantación. Para este fin, la solicitud de patente internacional WO 03/024567 cita el uso de compuestos minerales, tales como geles de dióxido de silicio amorfo, bentonitas u otras arcillas hinchables, o compuestos orgánicos, tales como proteínas, ictiocola, gelatinas, caseínas u otros materiales capaces de flocular impurezas por contacto para sedimentar estas impurezas. Una vez que se juzga que la sedimentación está suficientemente completa, la fase líquida purificada se extrae de la torta de filtro.

Una segunda técnica consiste en centrifugar el líquido a ser purificado con el fin de acelerar las impurezas hacia, y concentrar las impurezas a lo largo de, las paredes de la centrífuga.

Una tercera estrategia implica hacer pasar el líquido a ser purificado a través de un filtro permeable capaz de retener, por exclusión de tamaños, las impurezas sobre la superficie del filtro según se hace pasar el líquido a través de sus poros por gravedad y/o a vacío y/o a presión. Este procedimiento se llama “filtración de superficie”. Los filtros de superficie pueden ser, por ejemplo, de naturaleza metálica o textil. En tal filtración, las partículas retenidas son aquellas más grandes que los poros del filtro.

Los filtros de superficie tienen la desventaja de una baja capacidad de retención de la suciedad (gramos de suciedad retenida por unidad de área del medio filtrador) . Además, no todas las partículas con un diámetro menor que el del poro del filtro pasarán necesariamente a través del filtro, y las que permanecen en el poro presentan el riesgo de bloquear el flujo del líquido.

En otra técnica conocida como filtración de profundidad, un auxiliar de filtración que consiste en varios pasos tortuosos de diámetro y configuración variables retiene las impurezas por fuerzas moleculares y/o eléctricas que adsorben las partículas sobre el material filtrador, y/o por exclusión de tamaños, reteniendo las partículas si son demasiado grandes para pasar a través del grosor entero de la capa filtradora.

La filtración de profundidad tiene una alta capacidad de retención de la suciedad, dado que el filtro de profundidad puede retener partículas en toda su matriz, en lugar de solamente sobre su superficie. Además, debido a los fenómenos de adsorción que tienen lugar dentro de este medio, tal filtro puede retener partículas más pequeñas que sus pasos de flujo.

Las técnicas de filtración de profundidad y filtración de superficie pueden ser combinadas adicionalmente situando la capa de filtración de profundidad sobre el filtro de superficie; esta configuración presenta la ventaja de que aquellas partículas que pudieran bloquear los poros del filtro de superficie son retenidas en la capa de filtración de profundidad.

Una opción para introducir una capa de filtración de profundidad sobre el filtro de superficie es suspender un auxiliar de floculación en el líquido a ser filtrado, dejando que este auxiliar se sedimente posteriormente de tal modo que flocule todas o partes de las impurezas según se deposita en un filtro de superficie, formando de este modo la capa de filtración de profundidad. Esto se conoce como sistema de filtración de aluvión. Opcionalmente, se puede aplicar una capa inicial de material de filtración por recubrimiento o deposición sobre el filtro de superficie antes de comenzar la filtración de aluvión.

En este contexto, el experto en la materia conoce el documento FR 2 689 903, en donde vinos blancos teñidos por uvas negras son decolorados por filtración usando carbón activado y tierra de diatomeas. La filtración se realiza conectando un recipiente de vino a un recipiente vacío de capacidad similar, y situando un filtro de placa entre las aberturas de estos recipientes. Una precapa de tierra de diatomeas, que también se denomina diatomita o

Kieselguhr, y que es un material muy ligero que consiste en esqueletos de algas síliceas fósiles llamadas diatomeas, y celulosa, o celulosa sola, se aplica al filtro de placa, seguido de una torta de filtro de tierra de diatomeas y carbón activado. Se mezcla un volumen de vino independiente con una cantidad de Kieselguhr (tierra de diatomeas) y carbón activado, y después este volumen se añade con disificación a un volumen principal del vino según fluye desde el primer recipiente hasta al segundo, corriente arriba en relación al filtro. Sin embargo, como se indica en la solicitud de patente internacional WO 03/024567 posterior, una de las desventajas de esta tecnología es que el medio de filtración presenta el riesgo de retener una significativa cantidad de vino.

Además, a pesar de ser un material altamente adsortivo, con una alta área superficial, la tierra de diatomeas, que también se denomina diatomita o Kieselguhr, y que es un material muy ligero que consiste en esqueletos de algas síliceas fósiles llamadas diatomeas, en su forma calcinada puede contener fibras de sílice cristalinas en la forma de cristobalita, que se sospecha que son carcinógenas.

Se propone una alternativa al Kieselguhr en la patente europea EP 0 255 696, que describe un procedimiento de filtración, particularmente para cerveza, que hace uso de un material filtrador que puede ser regenerado químicamente, y que es preferiblemente alúmina en polvo. Se describe en la misma que esta alúmina presenta preferiblemente un área superficial específica de 0, 7 a 1, 2 m2/g. La solicitud de patente internacional WO 03/024567 posterior indica sin embargo que tal alúmina presenta generalmente una densidad inaceptablemente alta, un área superficial específica inaceptablemente baja, una distribución de tamaños de partícula inapropiada y una porosidad inaceptablemente baja en relación al Kieselguhr para aplicaciones de filtración de aluvión.

La solicitud de patente internacional WO 03/024567 se refiere a una composición en polvo para filtración de líquidos alimentarios, su regeneración después de un ciclo de uso en la filtración, y su reciclado. Se describe que tales polvos son apropiados... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación para la purificación de alimentos líquidos que comprende un agente adsorbente y un espaciador, las partículas del espaciador son intrínsecamente hidrófobas o hidrofobizadas, y las partículas del agente adsorbente son intrínsecamente hidrófobas o hidrofobizadas y están asociadas a las partículas del espaciador formando un material compuesto con las mismas, caracterizado por que el agente adsorbente es talco con un área superficial específica de más que 40 m2/g y un valor d50 de 0, 05 a 5 μm, y el espaciador es vidrio con un valor d50 de 1 a 50 μm y está hidrofobizado con un agente lipófilo.

2. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según la reivindicación 1, caracterizado por que las partículas del agente adsorbente tienen una alta relación de aspecto.

3. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado por que las partículas del agente adsorbente tienen una relación de aspecto de 150 a 300, preferiblemente de 226 a 280, y lo más preferiblemente de 262 a 275, determinada según la ecuación de Hohenberger.

4. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el talco tiene un contenido de talco puro de > 80% en peso, más preferiblemente > de 90% en peso, incluso más preferiblemente > de 95% en peso o > 98% en peso, y lo más preferiblemente hasta 100% en peso.

5. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que las partículas del agente adsorbente tienen un valor d50 de 0, 1 a 4 μm, preferiblemente de 0, 3 a 2 μm, más preferiblemente de 0, 5 a 1 μm.

6. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que las partículas del espaciador tiene una baja relación de aspecto.

7. Auxiliar de filtración y/o y auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que las partículas del espaciador tiene una relación de aspecto de 1 a 50, preferiblemente de 5 a 40, más preferiblemente de 7 a 35, lo más preferiblemente de 8 a 33, según la ecuación de Hohenberger.

8. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el espaciador tiene una relación de aspecto relativa a la relación de aspecto del agente adsorbente de 0, 020 a 0, 166, preferiblemente de 0, 022 a 0, 142, lo más preferiblemente de 0, 026 a 0, 127.

9. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que las partículas del espaciador tienen un valor d50 de 4 a 30 μm, preferiblemente de 8 a 20 μm, más preferiblemente 10 a 15 μm o 11 a 14 μm.

10. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el valor d50 de las partículas del espaciador es de 1 a 40 veces más alto que el valor d50 de las partículas del agente adsorbente, preferiblemente de 5 a 30 veces, y lo más preferiblemente de 15 a 25 veces.

11. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que el material del espaciador tiene un área superficial específica de menos que 5 m2/g, preferiblemente es de 0, 1 a 4 m2/g, más preferiblemente de 0, 5 a 3 m2/g, incluso más preferiblemente de 0, 75 a 2, 5 m2/g, y lo más preferiblemente de 1, 5 a 2 m2/g.

12. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que las partículas del agente adsorbente y las partículas del espaciador están presentes en una relación de peso agente adsorbente:espaciador de 5:95 a 95:5, preferiblemente de 15:85 a 85:15, más preferiblemente de 25:75 a 75:25, y lo más preferiblemente de 40:60 a 60:40, de manera especialmente preferible de 25:75.

13. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que las partículas del agente adsorbente están hidrofobizadas con un agente lipófilo.

14. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por que el agente lipófilo se selecciona del grupo que comprende compuestos de la fórmula R-X, en donde R es un residuo de hidrocarburo que tiene 8 a 24 átomos de carbono, seleccionado preferiblemente de alquilo, alquilarilo, arilalquilo, arilo, y X representa un grupo funcional, seleccionado preferiblemente del grupo que comprende carboxilato e hidroxilo.

15. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por que el agente lipófilo se selecciona del grupo que comprende ácidos grasos, ácido esteárico, ácido palmítico y mezclas de cualquiera de estos ácidos.

16. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según la reivindicación 15, caracterizado por que el agente lipófilo es una mezcla de ácido esteárico y ácido palmítico.

17. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según la reivindicación 16, caracterizado por que la relación de pesos relativa de ácido esteárico a ácido palmítico es de aproximadamente 1:10 a aproximadamente 10:1, preferiblemente de aproximadamente 1:7 a aproximadamente 7:1, más preferiblemente de aproximadamente 1:5 a aproximadamente 5:1, particularmente de aproximadamente 1:3 a aproximadamente 3:1, y de manera especialmente preferible es 1:1.

18. Auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por que el auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación tiene una permeabilidad a los líquidos de más que 1·10-18 , preferiblemente más que 1·10-17, más preferiblemente más que 1·10-16, incluso más preferiblemente más que 1·10-15 m2, especialmente más que 1·10-14 m2, más que 1·10-13 m2, y particularmente más que 1·10-12 m2, determinado según la ley de Darcy en relación al hexadecano bajo una presión de entre 10 y 700 kPa (0, 1 y 7 bar) .

19. Método para la preparación de un auxiliar de filtración y/o auxiliar de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizado por las etapas de:

-mezclar el agente adsorbente y el espaciador en un medio acuoso; y

-aislar el material compuesto resultante.

20. Método según la reivindicación 19, caracterizado por que el material compuesto es aislado por decantación y/o filtración y/o centrifugación.

21. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 19 o 20, caracterizado por que el agente adsorbente y/o el espaciados son hidrofobizados antes de ser mezclados entre sí.

22. Método según la reivindicación 21, caracterizado por las etapas de:

-disolver un agente lipófilo en un disolvente,

-mezclar la disolución resultante con las partículas del espaciador y/o las partículas del agente adsorbente a ser hidrofobizadas.

23. Método según la reivindicación 22, caracterizado por que el disolvente se selecciona del grupo que comprende isopropanol, heptano, tolueno, o mezclas de los mismos.

24. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 22 o 23, caracterizado por que el disolvente es isopropanol.

25. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 24, caracterizado por que el agente lipófilo es una mezcla de ácido esteárico y ácido palmítico en una relación de pesos de aproximadamente 1:10 a aproximadamente 10:1, preferiblemente de aproximadamente 1:7 a aproximadamente 7:1, más preferiblemente de aproximadamente

1:5 a aproximadamente 5:1, particularmente de aproximadamente 1:3 a aproximadamente 3:1, y de manera especialmente preferible 1:1.

26. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 25, caracterizado por que el agente lipófilo se usa en una concentración de 0, 01 a 2% en peso, preferiblemente 0, 05 a 1% en peso, más preferiblemente 0, 1 a 0, 5% en peso, en base al peso de las partículas del espaciador y/o agente adsorbente.

27. Uso de un auxiliar de filtración y/o de floculación según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 para retirar impurezas de alimentos líquidos.

28. Uso según la reivindicación 27, caracterizado por que el alimento líquido a ser tratado se selecciona del grupo que comprende alimentos líquidos acuosos, zumos comestibles, concentrados de zumo, siropes de azúcar, vinos, cervezas, sidras, vinagres, licores y bebidas espirituosas.

29. Uso según la reivindicación 28, caracterizado por que la tensión superficial del alimento líquido es mayor que 35 mN/m, preferiblemente mayor que 45 mN/m, y lo más preferiblemente mayor que 60 mN/m, medida con un tensiómetro Krüss usando un anillo du Noüy.

30. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, caracterizado por que el auxiliar de filtración y/o de floculación se usa en un procedimiento de decantación.

31. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, caracterizado por que el auxiliar de filtración y/o de floculación se usa en un procedimiento de centrifugación.

32. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, caracterizado por que el auxiliar de filtración y/o de floculación se usa en un procedimiento de filtración.

33. Uso según la reivindicación 32, caracterizado por que el procedimiento de filtración es una filtración de aluvión.

34. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 32 o 33, caracterizado por que se forma una torta de filtro a

partir del auxiliar de filtración y/o de floculación.

35. Uso según una cualquiera de las reivindicaciones 32 a 34, caracterizado por que se forma una precapa a partir del auxiliar de filtración y/o de floculación.

36. Torta de filtro que comprende un auxiliar de filtración y/o de floculación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.