ULTRAFILTRACIÓN - Clarificación -

Transcripción

1 ULTRAFILTRACIÓN - Clarificación - MARÍA CAMILA GIL CINDY MARCELA PULIDO NICOLÁS CENTENO O DIEGO NICOLÁS SUÁREZ Operaciones con Sólidos

2 Ultrafiltración Es una técnica basada en el principio de exclusión por tamaño de las especies a separar. Su umbral de corte está comprendido entre 0,001 y 0,02 m. Las membranas empleadas en la UF son porosas y permiten solo el rechazo de solutos gruesos (macromoléculas), todo tipo de microorganismos como virus y bacterias (aunque no todas) y otros tipos de partículas. Existen varios tipos de membranas de Ultrafiltración para aplicaciones diferentes.

3 Ultrafiltración La presión de trabajo es más elevada que en la microfiltración, típicamente entre 4 y 8 atmósferas, por el hecho de que el tamaño de poros de la membrana de ultrafiltración es más pequeño. Las especies a separar no son en realidad partículas en suspensión sino compuestos de tipo macromolecular o coloidal susceptibles de poseer fuertes interacciones fisicoquímicas con el material de la membrana. Definida como una operación de clarificación y desinfección por membrana.

4 Membrana Un film delgado que separa dos fases y actúa como un barrera selectiva al transporte de la materia. El rendimiento de las membranas en términos de caudales y selectividades depende principalmente de la naturaleza de los elementos contenidos en las dos fases y de la fuerza directora que se aplica.

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6 CLARIFICACIÓN Clarificación Convencional Basada en el uso de agentes de afinado. A menudo son procesos discontinuos y requieren un amplio espacio. Se caracterizan por un alto consumo de energía para el control de la temperatura. Uso de grandes cantidades de adyuvantes y aditivos (bentonita, gelatinas, carbón activado, caseína, sílice, tierra de diatomeas, etc.) con los consiguientes problemas de impacto ambiental debido a su disposición.

7 Clarificación con Ultrafiltración Actualmente ha demostrado ser de gran interés para la industria de zumos de frutas y se han convertido en un éxito comercial. Eliminación de gelatinas, adsorbentes, y otros auxiliares de filtración, Fácil limpieza y mantenimiento de los equipos con una Ellos son capaces de retener especies de gran tamaño tales como microorganismos, lípidos, proteínas y coloides mientras que los pequeños solutos como, por ejemplo vitaminas, sales, azúcares fluyen junto con agua. reducción de los productos de desecho. Las membranas de UF han demostrado ser eficaces para la clarificación de varios zumos de frutas incluyendo kiwi, manzana, naranja, piña, nopal, etc. Aumento del rendimiento del jugo, La operación es continua, Reducción de los tiempos de trabajo.

8 Variables que influyen Alimento Disolución que se quiere tratar. Permeado Corriente que es capaza de pasar a través de la membrana. Constituido por el solvente y algunos solutos. Rico en sustancias con tendencia a atravesar la membrana. Retenido o concentrado Corriente que no ha pasado a través de la membrana. Ha perdido parte de la disolución del alimento. Aumenta la concentración de sustancias que no pueden atravesar la membrana.

9 Aplicaciones de la clarificación La industria de los jugos de manzana ha aprovechado el potencial de las membranas debido a la exigencia de claridad y su gran demanda. Para los cítricos (naranjas, limones, toronja, mandarina) y la pulpa de frutas, la filtración por membranas permite separar la pulpa (retenido) y el suero (permeado). Así procesando en líneas independientes la pulpa y el suero (de: la acidificación, la concentración, pasteurización, etc.) antes de su eventual mezcla final. En la industria de la naranja, la UF aplicada para la clarificación está limitada debido al ensuciamiento. Por otra parte la industria del limón ha incrementado las necesidades de la clarificación de los concentrados para su uso como agente en bebidas dulces y agridulces, así como en salsas o productos de limpieza domésticos.

10 MEMBRANAS De materiales poliméricos: Celulosa Polisulfona Polivinilo De materiales inorgánicos (cerámicos): Alúmina Oxido de sílice Oxido de zirconio Permiten trabajar a elevadas temperaturas, rangos de ph mas amplios aunque mas costosos.

11 Tecnologías de clarificación CLARIFICACIÓN DINÁMICA Es una centrífuga dispuesta de manera horizontal para lograr una separación más rápida y eficiente que al usar el principio estático. Estos equipos cuentan con una sección cilíndrica para la separación del aceite inmiscible en el agua, una sección cónica para secar los sólidos recuperados y un transportador tipo tornillo sin fin (llamado "espiral"), para el transporte de estos sólidos fuera del equipo.

12 CLARIFICACION DINAMICA DEL LICOR DE TUSAS

13 Diagrama de flujo por clarificación para la obtención de zumo concentrado

14 Diagrama de flujo por clarificación para la obtención de zumo concentrado El zumo procedente de la etapa previa de evaporación se enfría hasta 50ºC y después, se añaden las enzimas necesarias para evitar que contenga restos de almidón o pectinas. El tiempo necesario para que la depectinización sea efectiva es de unas dos horas y las enzimas empleadas son pectinasas y amilasas.

15 Diagrama de flujo por clarificación para la obtención de zumo concentrado El zumo tratado enzimáticamente es filtrado mediante membranas de ultrafiltración, asegurando que el producto presente total esterilidad y estabilidad. Por último, el zumo pasa por una etapa final de concentración mediante evaporación múltiple hasta alcanzar la concentración de azúcares deseados (ºBrix) y posteriormente se enfría hasta una temperatura inferior a los 5ºC.

16 Ventajas del uso de ultrafiltración para la clarificación Alta calidad del zumo tratado respecto al color, la claridad y el gusto. Alta recuperación de jugo, aproximadamente del 98-99%. El tratamiento enzimático puede ser automatizado y el consumo reducido un 25%. La adición de gelatina, bentonita y tierras diatomeas puede ser eliminado. Bajos costos de operación (mano de obra, energía, productos químicos). Lotes / operación de la planta continua / semicontinuo.

17 Membranas de polipropileno de 10 kda kda en escala de laboratorio. Destilación por osmosis Destilación con membrana

18 Membranas de fibras huecas modificadas de poly(ether ether ketone). La clarificación por UF permitió esencialmente la eliminación de sólidos disueltos. Producir un jugo clarificado con propiedades físico-químicas y nutricionales similares a las del jugo fresco. Alta actividad antioxidante, formulación de productos farmacéuticos, cosméticos y alimentos. Destilación por osmosis.

19 Adsorción de compuestos coloreados en jugos de manzana con resina Lewatit resin S 4528.

20 Empresas fabricantes de membranas y resinas

21 Ejemplos de plantas

22 BIBLIOGRAFÍA A. Hernández. Microfiltración, Ultrafiltración y ósmosis inversa. Procesos de Transporte y Separación por Membranas. Universidad de Murcia. Volumen Barragán. Jorge A. Caracterización del uso de la ultrafiltración Tangencial Para la Concentración. Escuela Politécnica Nacional. Marzo de Brüschke, H. Industrial application of membrane separation processes. Pure & Applied Chemistry, 67 (1995)

23 Gracias