Produrre azoto on site con i generatori PSA a setacci molecolari Isolcell

L’atmosfera è composta da una miscela di gas in diverse percentuali. Il più presente è l’azoto e trova numerose applicazioni nella protezione dei vini dal rischio di ossidazione. Isolcell, protagonista mondiale nel settore delle atmosfere controllate e modificate, realizza generatori di azoto a setacci molecolari che consentono alle cantine di produrre on site la quantità di azoto necessaria, con il grado di purezza più adatto ad ogni applicazione.

In enologia, in modo particolare in alcune fasi del processo di elaborazione, il contatto dei mosti e dei vini con l’ossigeno dell’aria rappresenta un rischio, per l’alterazione ossidativa delle molecole più sensibili il cui impatto su colore, profilo aromatico e sensazione gustativa è fondamentale.

La protezione dalle ossidazioni si ottiene tradizionalmente con l’aggiunta degli antiossidanti, ma da alcuni anni, anche nell’ottica di ridurre l’impiego di additivi come l’anidride solforosa, i gas inerti, primo tra tutti l’azoto per proprietà e facilità di approvvigionamento, rappresentano uno strumento fondamentale a disposizione dei produttori. L’azoto (N2) è il gas più presente nell’atmosfera della quale costituisce il 78%, in miscela gassosa con l’ossigeno (20.9%), l’Argon (0,9%) la CO2 (0,02%) e altri gas rari.

Le aziende vitivinicole possono approvvigionarsi di azoto in forma liquida o gassosa in bombole o in grandi contenitori in pressione da fornitori di gas tecnici o, in alternativa, scegliere di installare nel proprio stabilimento un generatore di azoto per la produzione di questo gas nelle quantità richieste, direttamente on site.

La Isolcell di Laives (BZ) ha sviluppato una tecnologia innovativa e affidabile per la generazione dell’azoto on site. Adriano Francia, Sales Manager dell’azienda, ci ha spiegato i vantaggi e il funzionamento dei generatori di azoto PSA (Pressure Swing Adsorption): «Isolcell è presente nel mondo dell’enologia fin dai primi anni 90 con la propria gamma di generatori di azoto PSA. L’ampia disponibilità di modelli, adatti a soddisfare piccole e grandi esigenze di consumo d’azoto, ci ha permesso di diventare una delle aziende leader in questo settore».

Parliamo di uso di gas inerti e di azoto in cantina. I gas inerti sono sempre più utilizzati in cantina per la protezione dalle ossidazioni, quali sono i vantaggi di produrre azoto on site?

«L’auto produzione di azoto è molto conveniente rispetto ad altre forme di approvvigionamento, soprattutto nell’industria dell’imbottigliamento di vini e bevande. I vantaggi dell’auto produzione di azoto sono molteplici. Il primo è l’autonomia di gestione: il generatore di azoto può lavorare in continuo, anche 24 ore al giorno, e fornire il giusto quantitativo di gas inerte senza dover ricorrere a fornitori esterni con il rischio di non ricevere in tempo il gas necessario. Fondamentale è poi la sicurezza: il generatore evita l’utilizzo di bombole ad alta pressione e la loro movimentazione, oppure il carico e scarico del gas in forma liquida a -190°C. E non ultimo il risparmio: produrre azoto on-site è molto più economico che acquistarlo, inoltre vengono abbattuti tutti i costi relativi al trasporto, noleggio e spese amministrative relative al gas acquistato in bombole o in forma liquida. Si consideri che nell’auto produzione dell’azoto, il costo contenuto dell’impianto e la bassa incidenza dei costi di manutenzione permettono il recupero dell’investimento in tempi brevi mediamente di 18 mesi».

La tecnologia PSA

I generatori di azoto basati sulla tecnologia PSA sono alimentati dall’aria compressa filtrata ed essiccata prodotta da un compressore e separano, utilizzando setacci molecolari (CMS), i diversi gas, ossigeno e azoto, sulla base delle dimensioni delle loro molecole. Le colonne di separazione sono poi abbinate a un serbatoio di processo e ad un serbatoio di accumulo per lo stoccaggio dell’azoto prodotto. «I generatori PSA – spiega ancora Francia – permettono di produrre azoto in continuo dall’aria compressa. Si tratta di sistemi modulari formati da due o più colonne contenenti setacci molecolari costituiti da un materiale di alta qualità caratterizzato da una porosità molto fine in grado di adsorbire e trattenere le molecole di ossigeno presenti nell’aria compressa. Le due o più colonne lavorano ciclicamente una in adsorbimento e l’altra in rigenerazione. Questo ciclo continua ininterrotto fino a quando non viene raggiunta una determinata pressione all’interno del serbatoio di accumulo dell’azoto».

Quali sono le caratteristiche che deve avere un buon generatore di azoto?

«Un generatore di azoto deve essere innanzitutto modulare ed espandibile (soluzione Multibanking). Soluzioni diverse, a due colonne sempre più grandi, non offrono garanzie di buon funzionamento nel tempo e richiedono la sostituzione periodica dei setacci molecolari. Al contrario una soluzione modulare con setacci molecolari selezionati permette di ottenere alte prestazioni e un ottimo rapporto tra consumo di aria e azoto generato. I generatori Isolcell, per esperienza diretta, sono costruiti per durare oltre 50.000 ore di lavoro anche per 24 ore al giorno».

Parlando dell’azoto che si ottiene dalla produzione on site e della sua qualità e poiché questo gas viene a contatto con il vino, esistono dei requisiti particolari per la produzione di azoto che va ad essere utilizzato nel confezionamento o nella lavorazione degli alimenti?

«L’azoto utilizzato come additivo nell’industria alimentare deve rispettare i parametri dettati dalle normative europee che ne regolano l’utilizzo.  I nostri generatori possono produrre azoto conforme a queste direttive. In generale la qualità dell’azoto prodotto ha una purezza regolabile in funzione delle esigenze di produzione e dipende dalle caratteristiche dell’aria compressa di alimentazione. Un analizzatore di ossigeno residuo, con una sonda elettrochimica o un sensore all’ossido di zirconio, controlla in continuo il grado di purezza del gas in uscita e lo visualizza su un display montato a bordo macchina, esercitando un controllo sulle funzioni e le impostazioni del generatore stesso».

Qual è il grado di purezza dell’azoto prodotto on site?

«L’azoto prodotto on site da un generatore PSA ha le stesse caratteristiche di purezza rispetto alla fornitura in bombole oppure rispetto al liquido.  Sovente la qualità dell’azoto erogato, in termini d’impurità, risulta superiore a quello fornito in bombole». L’azoto può essere utilizzato in diversi momenti del processo di elaborazione dei vini, dalla vinificazione, la conservazione e la movimentazione fino al loro imbottigliamento e confezionamento. La saturazione viene applicata nelle fasi prefermentative nelle presse inertizzate e successivamente nella colmatura dello spazio di testa delle vasche e delle autoclavi, durante i travasi per spingere il vino nei tubi e limitare la miscelazione con l’aria nel corso delle operazioni di movimentazione o di filtrazione e infine, in fase di imbottigliamento, per limitare il contatto con l’ossigeno all’interno della riempitrice, per la saturazione delle bottiglie e nelle fasi di tappatura.

La quantità e la frequenza delle applicazioni di azoto variano con il tipo e il volume dei serbatoi, le peculiarità e la sensibilità dei vini (le tecniche di vinificazione cosiddette “in riduzione” richiedono ad esempio una protezione assoluta in ogni fase) e le caratteristiche degli impianti.  Quali sono i criteri che deve seguire una cantina per scegliere il generatore di azoto più adatto alle sue esigenze?

«Anzitutto devono essere individuati i punti di maggior consumo in cantina che normalmente corrispondono alle linee d’imbottigliamento, eventuali pressurizzazioni di autoclavi e le presse pneumatiche inertizzate con azoto. Gli altri consumi sono generalmente limitati e possono essere soddisfatti con l’utilizzo delle nostre macchine più piccole». Una volta identificati i volumi richiesti occorre poi prendere in considerazione altri parametri come la pressione massima necessaria e quella in uscita dal generatore (inferiore di almeno 1 bar rispetto a quella prodotta dal compressore che lo alimenta), e la temperatura ambiente alla quale il generatore dovrà operare, che insieme ad altri fattori ambientali come umidità e altitudine, può condizionare il rendimento dell’impianto. E se i fabbisogni crescono nel corso del tempo, a seguito di un aumento di produzione o ad una ristrutturazione dello stabilimento niente paura: i generatori PSA Multibanking sono espandibili e permettono di aumentare la capacità produttiva mantenendo l’unità principale e aggiungendo nuovi moduli di espansione.

Dal 1958 Isolcell per la protezione e la conservazione della qualità dei prodotti alimentari
Nata nel 1958 a Bolzano per lo sviluppo dei primi sistemi di atmosfera controllata applicata alla conservazione della frutta, Isolcell si è da sempre dedicata alla ricerca e all’innovazione di tecnologie di qualità che l’hanno portata allo sviluppo di più di 30 brevetti internazionali, alla collaborazione con Università e Centri di Ricerca e al riconoscimento del Ministero per l’Università e la Ricerca Scientifica e Tecnologica come laboratorio d ricerca accreditato. Considerata leader di mercato per il settore delle atmosfere controllate e modificate, Isolcell è stata tra le prime aziende al mondo a sviluppare generatori di azoto modulari con la tecnologia dei setacci molecolari PSA. Oggi Isolcell spa fa parte della finanziaria Unterland Group e conta due stabilimenti di produzione, quello di Laives (BZ) e quello di Yantai in Cina (quest’ultimo nato per meglio affrontare il mercato cinese della conservazione della frutta) ed è presente nei mercati di tutto il mondo. Oltre ai sistemi per la conservazione dei prodotti ortofrutticoli e ai sistemi di generazione di azoto, Isolcell ha sviluppato soluzioni innovative di applicazione dei gas anche per il settore farmaceutico, l’industria petrolchimica, elettronica, navale, nei trattamenti termici e nel taglio laser, nella conservazione del patrimonio storico e artistico, nella prevenzione degli incendi e nella disinfestazione delle derrate alimentari.

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