Valorización de las lias de vino procedente de la primera fermentación en la producción de vino. Diseño de un proceso de membrana en la separación efectiva de polifenoles

Abstract

[ES] La industria vitivinícola es un sector de gran importancia en la economía e industria españolas, suponiendo cuantiosos ingresos económicos anuales. Sin embargo, un problema virtual que presenta este tipo de industria es la cantidad de residuos que se generan, alcanzando millones de toneladas producidas al año durante las etapas de vendimia, concretamente. Estos residuos están constituidos por materia orgánica que puede ser de potencial interés industrial, ya que son origen de compuestos como los taninos o el ácido tartárico. No obstante, los compuestos más interesantes y en los que se centra este estudio son los polifenoles, sustancias caracterizadas por sus excelentes propiedades antioxidantes que los hacen ideales para su uso en las industrias alimentaria, cosmética y farmacéutica. Para su extracción, se estudia el empleo de técnicas modernas, como la tecnología de membranas, basada en la separación de compuestos atendiendo a su tamaño, centrándose, principalmente, en el uso de membranas de ultrafiltración. Con este trabajo, se identifican y validan los modelos de ensuciamiento aplicados al filtrado de residuos del vino por membranas cerámicas en ultrafiltración, al igual que del modelo que justifica el comportamiento de una membrana polimérica en nanofiltración. También se realiza la cuantificación de los polifenoles extraídos mediante el método colorimétrico de Folin-Ciocalteau. Además, se propone el diseño de una planta de extracción de polifenoles mediante la tecnología de membranas y se estudia la viabilidad económica de la solución propuesta. Asimismo, se analizará la contribución que este tipo de sistemas aporta en lo que concierne a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) y en la economía circular del proceso.

[EN] The wine industry is a sector of great importance in the Spanish economy and industry, representing substantial annual economic revenue. However, a virtual problem that this type of industry presents is the amount of waste generated, reaching millions of tons produced per year during the grape harvest stages, specifically. These wastes are made up of organic matter that can be of potential industrial interest, as they are the source of compounds such as tannins or tartaric acid. Nevertheless, the most interesting compounds and the focus of this study are the polyphenols, substances characterized by their excellent antioxidant properties that make them ideal for use in the food, cosmetic, and pharmaceutical industries. For their extraction, the use of modern techniques is being studied, such as membrane technology, based on the separation of particles according to their size, focusing mainly on the use of ultrafiltration membranes. With this work, the fouling models applied to the filtration of wine wastes through ceramic membranes in ultrafiltration are identified and validated, as well as the model that justifies iii the behavior of a polymeric membrane in nanofiltration. Additionally, the quantification of the extracted polyphenols is performed using the Folin-Ciocalteu colorimetric method. Furthermore, the design of a polyphenol extraction plant using membrane technology is proposed and the economic viability of the proposed solution is studied. Likewise, the contribution that this type of system makes regarding the Sustainable Development Goals (SDGs) and the circular economy of the process will be analyzed.

[CA] La indústria vitivinícola és un sector d’una gran importancia per a l’economia i indústria espanyoles, suposant ingressos econòmics considerables anualment. No obstant això, un problema virtual que presenta aquest tipus d’indústria és la quantitat de residus que es generen, arribant a milions de tones produïdes anualment durant les etapes de verema, concretament. Aquests residus estan constituïts per matèria orgànica que pot ser de potencial interés industrial, ja que són origen de compostos com els tanins o l’àcid tartàric. Tanmateix, els compostos més interessants i en els quals se centra aquest estudi són els polifenols, ii substàncies caracteritzades per les seues excel·lents propietats antioxidants que els fan ideals per al seu ús en les indústries alimentària, cosmètica i farmacèutica. Per a la seua extracció, s’estudia l’ús de tècniques modernes, com la tecnologia de membranes, basada en la separació de partícules atenent a la seua grandària, centrant-se, principalment, en l’ús de membranes d’ultrafiltració. Amb aquest treball, s’identifiquen i validen els models d’embrutiment aplicats al filtratge de residus del vi per membranes ceràmiques en ultrafiltració, igual que del model que justifica el comportament d’una membrana polimèrica en nanofiltració. També es realitza la quantificació dels polifenols extrets mitjançant el mètode colorimètric de Folin-Ciocalteau. A més, es proposa el disseny d’una planta d’extracció de polifenols mitjançant la tecnologia de membranes i s’estudia la viabilitat econòmica de la solució proposada Amb aquest treball, s’identifiquen i validen els models d’embrutiment aplicats al filtratge de residus del vi per membranes ceràmiques en ultrafiltració, igual que del model que justifica el comportament d’una membrana polimèrica en nanofiltració. També es realitza la quantificació els polifenols extrets mitjançant el mètode colorimètric de Folin-Ciocalteau. A més, es proposa el disseny d’una planta d’extracció de polifenols mitjançant la tecnologia de membranes i s’estudia la viabilitat econòmica de la solució proposada.