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6.1.3.b Quels sont les types de filtres existants et leurs propriétés ?

La filtration est utilisée afin de réduire le trouble d’un vin, le risque de précipitation, de déviances microbiologiques et organoleptiques (présence de microorganismes, débris végétaux, précipités tels que le bitartrate de potassium). Le filtre permet de retenir certains types de particules selon. C’est une opération mécanique qui vise, soit à se substituer soit à compléter une clarification naturelle qui ne suffit pas toujours selon les objectifs fixés pour le vin (stabilité microbiologique, limpidité, etc.).

Dans ce sens, il existe différents types de filtres qui laissent passer des particules plus ou moins grosses.

La filtration frontale

La filtration frontale correspond au passage perpendiculaire du fluide, sur le filtre. Les types de filtres frontaux sont les filtres à diatomées (filtres presses et rotatifs), les filtres à plaques, les filtres à membrane ainsi que les filtres à frittés d’inox.

Les filtres sur précouche de diatomées

Ils sont principalement adaptés à une filtration grossière. Ils permettent la filtration de liquides chargés comme les bourbes, les lies de fermentation et lies de vins, mais ils ne permettent pas d’obtenir une turbidité très basse. Ce système peut être utilisé pour une préfiltration par exemple. Le débit est assez élevé (700 à 2000 l/h/m2).

Schéma du principe de filtration frontale Source : Romat H., La filtration en œnologie (2014)

Deux types de filtrations sur précouche existent :

  • Les filtres presses : Il s’agit d’un appareillage qui fonctionne grâce à une pompe à piston et qui est constitué de plusieurs plateaux. Ces plateaux sont recouverts d’une toile sur laquelle vient se fixer les impuretés mélangées à l’adjuvant (souvent des perlites ou des diatomées). La pression augmente au fur et à mesure que les chambres se remplissent.

  • Les filtres rotatifs sous vide : fonctionnent par aspiration du fluide a filtrer grâce à la rotation sous vide. Le vin passe à travers une précouche de diatomées et se trouve aspiré à l’intérieur du tambour. Un racloir élimine au fur et à mesure de la filtration l’accumulation de l’adjuvant et des impuretés, ce qui permet le renouvellement continu de la couche filtrante. Le débit est plus élevé que pour les filtres presses.

Les filtres à plaques

Ce sont des systèmes qui permettent la filtration de liquides moins chargés, ils sont bien adaptés à la mise en bouteille par exemple. La rétention des impuretés se fait par tamisage et adsorption. Les plaques (constitution majoritaire de cellulose puis de diatomées ou de perlites) peuvent être de plusieurs dimensions, par 40, 60 ou 100 cm de côté. Le débit est généralement plus faible que les filtrations sur précouche de diatomées (500 l/h/m2). Selon la quantité de rétention de micro-organismes, on peut définir deux types de plaques :

  • Les plaques clarifiantes : moins serrées que les stérilisantes, elles ont un meilleur débit

  • Les plaques stérilisantes : elles sont plus serrées, filtrent plus de petits micro-organismes (comme les bactéries) et ont une meilleure rétention que les plaques clarifiantes mais de ce fait ont un débit moindre et un risque de colmatage plus élevé.

La filtration lenticulaire est aussi permise par des plaques mais la particularité de cette filtration est le montage clos dans un carter composé d’une cloche pour éviter les fuites. La filtration lenticulaire est couramment utilisée au domaine d’Eugénie et l’était aussi au château Latour avant l’utilisation des filtres à cartouches.

Les filtres à membrane

Ils permettent de réaliser des filtrations stériles ou très pauvres en germes et sont utilisées pour la filtration finale en vue d’une mise en bouteille. Ce type de filtration est en fait composée de deux types de filtres : des cartouches utilisées en tant que préfiltres pour limiter le colmatage et protéger les membranes puis une filtration finale sur membrane. Les cartouches préfiltres ainsi que les membranes sont rattachées au socle d’un carter puis recouvert d’une cloche. Afin d’éviter les risques de colmatage, le vin doit être déjà clarifié (préfiltré ou collé), ce qui améliore grandement le débit (environ 400 l/h/m2).

Les membranes peuvent être de différentes tailles en fonction de la filtration recherchée (stérile ou non). Par exemple, les membranes peuvent être de 1,2 ; 0,6 ou 0,45 µm pour la rétention des levures ou même des bactéries. Les cartouches préfiltres peuvent être de 3 ou 5 µm par exemple.

Au château Latour c’est ce type de filtre qui est utilisé avant la mise en bouteille.

La filtration tangentielle

La filtration tangentielle, correspond quant à elle, au passage parallèle du fluide, ici le vin, sur le filtre. De cette manière, le fluide filtré clarifié passe perpendiculairement à travers le filtre. Les types de filtrations tangentielles sont la microfiltration tangentielle, l’ultrafiltration ainsi que l’osmose inverse. Le colmatage est tout de même possible en filtration tangentielle, bien qu’il survienne moins qu’en filtration frontale. En effet, les particules sont entrainées par le fluide et s’accumulent moins sur une surface donnée.

Schéma du principe de filtration tangentielle Source : Romat H., La filtration en œnologie (2014)

On peut distinguer l’ultrafiltration tangentielle (0,1 à 0,001 µm) de la microfiltration tangentielle (10 à 0,1 µm) par la taille des pores, bien qu’au cours de la filtration, le colmatage limite la distinction entre les deux. À la différence des types de filtres frontaux qui sont utilisés soit sur un liquide chargé, soit sur un liquide déjà clarifié, la filtration tangentielle peut être mise en place sur tout type de fluide, chargé ou clarifié (préfiltré ou non). Cette adaptation est permise par le choix des membranes (0,2 ou 0,4 µm).

C’est un avantage de l’utilisation de ce type de filtration : malgré le coût élevé, il n’est pas forcément nécessaire de multiplier les opérations de clarification sur le vin, ce qui risque de lui faire perdre de la matière (même si certains vins filtrés en tangentiel nécessitent tout de même une préparation afin de limiter le colmatage par exemple). Le débit est tout de même souvent plus faible que sur les filtrations frontales (environ 50 à 100 l/h/m2).

En résumé :
Type de filtre/filtration adaptées aux tailles des particules Source : Romat H., 2014. Filtration en œnologie.

Taille des particulesType de filtre/FiltrationDénomination générique
>50 mmFiltre à diatomées/alluvionnage, presse, rotatif, à plaques dégrossissantes, tangentielFiltration grossière
50 mm > > 10 mmFiltre à diatomées/alluvionnage, presse, à plaques dégrossissantes, tangentielFiltration dégrossissante
10 mm > > 3mmFiltre à diatomées/alluvionnage, à plaques clarifiantes, lenticulaire clarifiant, sur frittés inox, à cartouche préfiltre, tangentielFiltration clarifiante
3 mm > > 1mmFiltre à plaques clarifiantes/stérilisantes, sur frittés inox, à cartouche préfiltre, à membranes, tangentielMicrofiltration
1 mm > > 0,45 mmFiltre à plaques stérilisantes, lenticulaire strérilisant, à membrane, tangentielMicrofiltration, filtration « stérilisante »
0,45 mm > > 0,1 mmFiltre tangentielMicrofiltration tangentielle
0,1 mm > > 0, 01 mmÉquipements d’ultrafiltrationUltrafiltration

Aide à la décision pour le choix du filtre

Le suivi du couple turbidité/CFLA permet d’adapter au mieux le type de filtration nécessaire en fonction des objectifs de clarification d’un vin.

Critères de filtration Lamothe et Abiet, en fonction de la turbidité et à 20°C (ROMAT et REYNOU, 2007) :

Turbidité (NTU)T < 3 NTU3 NTU < T < 15 NTU15 NTU < T < 50 NTU
CFLA (K/Qo.10-5.s/l2)Membrane (type 0,65 mm) Membrane (type 1,2 mm)Membrane (Type 5 mm)
10 > CFLAPréfiltre cartouche + membrane 0,65mmPlaque/lenticulaire « serrées » OU Préfiltre cartouche + membrane 1,2 mmPlaque/lenticulaire OU Fritté inox
50 > CFLA > 10Plaque/lenticulaire « stérilisantes » OU Préfiltre cartouche + membrane 1,2 mmPlaque/lenticulaire OU Fritté inoxPlaque « clarifiante » Terre fine (< 1 Da) OU Tangentielle
200 > CFLA > 50Plaque/lenticulaire OU Fritté inoxPlaque « clarifiante », Terre fine (< 1 Da)Terre lâche (2Da) OU Mélange avec fine (<1 Da) OU Tangentielle
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