Questo articolo, a cura dell’Ingegnere Giovanni Nuzzo, affronta il tema della dealcolizzazione di vino e birra attraverso le tecnologie a membrana.
La rimozione dell’alcol da vino e birra ha infatti, ormai, una grande importanza nell’industria enologica e birraria, ciò dovuto alla crescente richiesta sul mercato di bevande analcoliche ed anche a fattori intrinsechi, come l’aumento del contenuto medio di etanolo nel vino.

Tale situazione deriva in particolare dal riscaldamento globale e dalle più recenti pratiche enologiche, i produttori di vino si trovano così a dover pagare accise più gravose a causa dell’aumentato contenuto alcolico dei loro prodotti.
Per quanto riguarda i consumatori, la necessità di assumere bevande analcoliche è legata a diverse motivazioni, quali salute (le bevande analcoliche hanno un più basso apporto calorico), sicurezza (ad esempio per la guida di automezzi) e esigenze sportive.

A tal proposito, vini e birre sono ottenuti con processi di fermentazione, durante i quali si producono sostanze importanti per l’organismo come le vitamine, il che rende le loro versioni prive di etanolo, più salutari rispetto alle comuni bevande analcoliche.
Le tradizionali tecnologie di rimozione dell’etanolo, determinano spesso alterazioni del sapore e interruzione dei processi fermentativi, per questo motivo viene ormai sempre più richiesto l’impiego di trattamenti a membrana come osmosi inversa e nanofiltrazione.

In entrambe queste unità di trattamento, la portata di alimento, viene separata in due flussi, l’etanolo riesce ad attraversare le membrane allontanandosi nel flusso di permeato, mentre tutte le altre sostanze come proteine, zuccheri ed aromi, vengono trattenute nel flusso di concentrato.

Per entrambe le tipologie di membrana, la produzione della bevanda dealcolizzata, avviene o in continuo (continuous process) oppure con sistema discontinuo (batch process).
Nel secondo caso il concentrato è ricircolato nel serbatoio di alimentazione contenente la bevanda da trattare ed è lì che si accumulerà il prodotto finale al termine delle varie fasi del processo.
Di seguito è mostrata la schematizzazione dei due diversi processi:

I sistemi batch consentono una maggior durabilità delle membrane e riduzione degli sporcamenti, tuttavia sono convenienti solo per piccole portate da trattare, i sistemi in continuo consentono un minor investimento iniziale e permettono di trattare portate significativamente più elevate, ma sono soggetti a più frequenti operazioni di lavaggio e sostituzione membrane.

In entrambi i casi, il processo di dealcolizzazione consta delle seguenti fasi:

• Pre-concentrazione: la bevanda alcolica da trattare viene inviata ai moduli a membrana (di solito suddivisi in più stadi), il permeato prodotto, contenente etanolo, viene allontanato mentre il concentrato viene in parte ricircolato su ciascuno stadio delle membrane, ed in parte inviato al recapito finale (sistemi in continuo), oppure al serbatoio di alimentazione (sistemi batch). Questa fase prosegue finché non viene raggiunto il volume desiderato (di solito il 30-50% del volume iniziale);
• Processo di diafiltrazione: viene additivata in linea (sistema in continuo) o nel serbatoio di alimentazione (sistema batch), l’acqua di diafiltrazione, ottenuta osmotizzando acqua potabile o di rubinetto. Nel caso in cui la bevanda trattata sia birra, quest’acqua deve essere saturata con anidride carbonica. L’acqua di diafiltrazione viene immessa con una portata pari a quella del permeato allontanato. Questa fase prosegue fino al raggiungimento della percentuale di etanolo desiderata nel prodotto finale;
• Diluizione: in questa fase viene aggiunta acqua osmotizzata fino al ripristino del volume originario;
• Post-trattamento: fase di affinamento in cui vengono regolati colore, livello di anidride carbonica (per la birra) e aromi.

Le criticità di tali impianti sono essenzialmente legate alle alte pressioni di lavoro e ai frequenti lavaggi e sostituzioni dei moduli, particolare cura dovrà essere posta nell’individuare la più corretta tipologia di membrana da impiegare.
Diverse applicazioni hanno evidenziato come la nanofiltrazione sia l’operazione unitaria più efficace per la dealcolizzazione, in virtù della maggiore permeabilità all’etanolo rispetto all’osmosi inversa.
Tutto ciò si traduce in ridotti volumi di acqua di diafiltrazione impiegata per ripristinare il volume originario e abbassare ulteriormente la concentrazione alcolica della bevanda.

Un tipico esempio di schema di processo di un sistema batch per la dealcolizzazione della birra, utilizzato per diverse installazioni in ambito europeo, è mostrato in figura:

In esso sono rappresentati l’unità di osmosi inversa, necessaria per ottenere l’acqua di diafiltrazione e il sistema batch di osmosi/nanofiltrazione, in doppio stadio, necessario per ottenere il prodotto analcolico, le pressioni di lavoro si aggirano sui 30 bar.
Un esempio di installazione relativo a tale processo è mostrato nella figura seguente:

I trattamenti descritti sono ormai noti e consolidati nell’ambiente vinicolo e birrario, inoltre, considerando che la vendita di bevande analcoliche cresce molto più rapidamente di quella di vino e birra tradizionali, risulta altamente probabile che in futuro tali tecnologie si diffondano su larghissima scala.

Bibliografia:
Comparison between Membrane and Thermal Dealcoholization Methods: Their Impact on the Chemical Parameters, Volatile Composition, and Sensory Characteristics of Wines by Faisal Eudes Sam, Tengzhen Ma, Yuhua Liang, Wenle Qiang, Richard Atinpoore Atuna, Francis Kweku Amagloh, Antonio Morata and Shunyu Han.
Dealcoholizing wine by membrane separation processes by Margarida Catarino, Adélio Mendes.

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