Separación por membranas
INTRODUCCIÓN
En la industria de la mejora de
la calidad del agua, las membranas simplemente se definen como barreras físicas
que separan las soluciones y permiten el paso de contaminantes dentro de un
cierto rango de tamaño, masa molecular o incluso carga de polaridad y
resistencia. Cuando se aplica presión de impulso, la membrana rechaza o
concentra selectiva mente ciertos contaminantes (dependiendo del material de la
membrana, el tamaño de los poros y la carga eléctrica), mientras que el agua y
los contaminantes no reflejados pasarán como una corriente de permeado. La
tecnología de separación de membranas es un recurso valioso para las
aplicaciones de tratamiento de agua residencial, comercial e industrial.
Una membrana se define como una película de material con permeabilidad selectiva. Los procesos que utilizan membranas son de importancia en el campo de la separación y purificación de productos biotecnologías.
En procesos de separación por membranas, la fuerza conductora para el transporte de materiales se realiza a través de una diferencia de presión.
La tecnología de membranas se
basa en la acción separadora que ejerce una membrana sobre una mezcla líquida
de composición compleja. Mediante una fuerza impulsora o presión se provoca el
paso de aquellas especies químicas capaces de atravesar los poros presentes en
la membrana. Se realiza una filtración tangencial, mediante la cual el fluido
circula paralelamente a la interfase, con objeto de evitar la colmatación de
dichas membranas y prolongar su vida media. Al final del proceso se obtienen
dos corrientes líquidas: el permeado o agua filtrada y el concentrado. En
función del proceso, podrán resultar de interés uno u otro, o ambos.
Las membranas poliméricas se
pueden fabricar de forma simétrica o asimétrica, dependiendo del uso previsto.
Contrario a la creencia popular, existen varias formas de construir una membrana
de flujo cruzado, incluyendo el tipo de polímero, la longitud de las hojas de
la membrana, la configuración del soporte de la membrana y la densidad de la
membrana. Estas opciones de configuración son importantes en las operaciones de
misión crítica y también son importantes cuando se seleccionan membranas de
filtración de agua regulares sobre las que uno puede poner en juego su
reputación.
Las tecnologías actuales de separación de membrana de hoy en
día se pueden dividir en cuatro amplias categorías de separación por tamaño
relativo de exclusión de contaminantes:
- Ósmosis inversa (OI)
- Nanofiltración (NF)
- Ultrafiltración (UF)
- Microfiltración (MF)
- Ósmosis inversa (OI)
- Nanofiltración (NF)
El inconveniente más grande que
puede tener este sistema es que deja pasar los iones monovalentes.
El proceso de nanofiltración es
capaz de bajar la concentración de sólidos disueltos totales, aunque en menor
cantidad que la RO.
La nanofiltración se puede
utilizar en varias aplicaciones como puede ser:
- Fabricación de medicamentos
- Producción de productos lácteos
- Textiles
- Cocinas industriales
- Agua potable
- Agua de laboratorio médico
- Ultrafiltración (UF)
La ultrafiltración tiene
un amplio campo de aplicación, funcionando como pre tratamiento y en procesos
donde es necesaria el agua de excelente calidad. También es parte fundamental
en las separaciones de emulsiones de grado alimenticio, específicamente en los
procesos de leche, sueros, quesos, etc. Algunos ejemplos de sus aplicaciones
principales son:
- ·
Concentración de proteínas del suero de
leche
- ·
Concentración de proteínas vegetales como
avena, canola o soya
- ·
Recuperación de almidón
- ·
Tratamiento de agua
- ·
Clarificación de jugos de frutas, vinos y
cerveza
- · Recuperación de almidón
- Microfiltración (MF)
La microfiltración tiene
muchos campos de aplicación, tales como:
- Esterilización en frío de bebidas y productos farmacéuticos
- Clarificación de zumos, vino y cerveza
- Separación de bacterias del agua
- Como tratamiento previo para la ósmosis inversa
- Separación de aceite y agua
- Tratamientos de efluentes
Aplicaciones
lácteas
La filtración por membrana es utilizada rutinariamente para un gran número de aplicaciones dentro de la industria láctea, en la cual se ha convertido en una parte valiosa del proceso de producción, especialmente en la manufactura de ingredientes lácteos. Sus aplicaciones pueden dividirse en tres categorías: aplicaciones a leche, aplicaciones a suero y otras aplicaciones.
Aplicaciones a la Leche
Ósmosis inversa de leche descremada
Por ósmosis inversa, puede
realizarse concentración de leche descremada hasta una concentración máxima de
sólidos totales de 30 %.
- Elaboración de queso: La leche enriquecida en sólidos
se utiliza para fortificar la elaboración de queso. Esto permite un mejor
aprovechamiento del equipo, y una mayor producción de queso basada en equipos
preexistentes.
- Cremas heladas: La misma aplicación está
siendo utilizada en la industria de cremas heladas para incrementar sólidos en
leche descremada para la mezcla de crema helada. Esto permite al productor
destinar leche entera para extraer crema y luego concentrar la leche descremada
resultante para uso interno. La capacidad de obtener en forma directa crema y
leche descremada concentrada produce un ahorro en el costo de ingredientes
comparado con comprar del mercado crema con valor agregado y leche descremada
condensada ya procesada.
- Productos lácteos cultivados: La ósmosis inversa de
leche descremada también puede ser utilizada en la producción de yogur con bajo
o nulo contenido graso. Usualmente, el productor de yogur se enfrenta a un
dilema en la producción de yogur libre de grasas, necesitando agregar leche
descremada en polvo para incrementar sólidos. Utilizando leche descremada
concentrada por ósmosis inversa, en lugar de leche concentrada por evaporación,
se produce menor daño por calor o proteínas desnaturalizadas en la leche
evaporada.
- Aumento de capacidad de evaporadores: La ósmosis inversa puede
ser utilizada también como un sistema complementario a evaporadores existentes
como método de incrementar su capacidad de producir concentrado. Un sistema de
ósmosis inversa previo a una evaporación es generalmente una solución menos
costosa para incrementar la producción que la reforma de un evaporador.
Ultrafiltración de leche entera y
descremada
El siguiente nivel en el
espectro de la filtración por membranas es la Ultrafiltración. Se caracteriza
por tener un rango de corte de peso molecular (MWCO) de3,000 a100,000. El corte
más común es la norma láctea de peso molecular de 10,000. Este el tamaño
tradicional que por lo general se requiere al fraccionar las proteínas de la
lactosa usadas para producir WPC (siglas de Concentrados de Proteína de Suero)
del 35% al 85%.
- Elaboración de queso
- Fortificado de proteínas de leche
- Productos lácteos cultivados
- Cremas heladas
- Cremas heladas reducidas en carbohidratos
- Leche reducida en carbohidratos
Aplicaciones a Suero
- Osmosis inversa de suero
- Nanofiltración de suero
- Ultrafiltración de suero
- Microfiltración de suero
Comentarios
Publicar un comentario