Ultrafiltración de jugo de manzana

Laboratorio de Procesamiento de Alimentos

Ultrafiltración de jugo de manzana

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Procesos de filtración con membrana.
En estos procesos la membrana es una interfase entre dos medios fluidos, los cuales están constituidos por una mezcla de solutos en un determinado solvente. La membrana controla el intercambio de masa entre las dos fases fluidas. La membranaposee una selectividad con respecto a los productos (solutos) que la pueden atravesar, por eso se dice que es una barrera semipermeable. Las filtraciones con membranas son muy importantes en la industria alimenticia y farmacéutica, debido a que se puede trabajar a temperaturas moderadas que no alteran la calidad del producto tratado. La separación se lleva a cabo por un medio físico, sin cambiosde fase y sin que los constituyentes sean alterados. Se pueden realizar en procesos continuos o batch, y a menudo requieren bajos costos de operación. El rango de procesos de separación es muy amplio y dependerá del tamaño de partículas que se pueden separar y que están determinados por el poder de corte de las membranas. Para seleccionar el proceso adecuado para una separación, se deben tener encuenta algunos factores que resultan de suma importancia: La naturaleza de los constituyentes de la mezcla a separar, el volumen de solución a tratar y el grado de separación deseado. Es necesario conocer en cada proceso de membrana, qué fuerzas impulsoras están actuando, y cuál es el método de separación que se aplica al utilizar una determinada membrana. Si aplicamos una diferencia de presiónentre dos fases separadas por una membrana, se produce un flujo que va a depender de la magnitud de esta fuerza impulsora y de la permeabilidad de la membrana con respecto a cada componente. Entonces puede realizarse una separación de los diferentes componentes. Otros procesos de separación con membranas pueden tener como fuerza impulsora la diferencia de concentración (diálisis) o la diferencia depotencial eléctrico (electrodiálisis).

Procesos de Membrana. Fuerza impulsora: diferencia de presión.
Como se observa en la figura, casi todos los procesos de membrana son concebidos con flujos transversales a la superficie de la membrana 1

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(configuración de flujo cruzado), a diferencia de la filtraciónclásica, con flujo final ciego o perpendicular. En la configuración de flujo cruzado se evita que, gracias al arrastre del flujo cruzado, se forme una torta de filtración.

En el caso de flujo cruzado, se forma una capa límite sobre las paredes de la membrana, la cual se tratará de mantener lo más delgada posible. En los procesos de membrana, la membrana funciona como una barrera para solutosmacromoleculares sin impedir el paso del solvente y solutos de bajo peso molecular y los productos son dos fases líquidas, una rica en macromoléculas, que es el concentrado o retenido y otra rica en solvente, denominada permeado.

Espectro de filtración
El espectro se divide en cuatro dependiendo del rango de tamaños de partículas separados. Microfiltración (MF) la membrana más grosera, es aplicadapara la separación de partículas como sólidos suspendidos en líquidos, se clasifican de acuerdo a su diámetro de poro de corte que es el diámetro de las partículas más pequeñas que son retenidas por la membrana. El diámetro de poro está entre 0,1 y 10 micrómetros y las presiones de operación son relativamente bajas entre 70 y 350 kPa. Ultrafiltración (UF) la membrana retiene macromoléculas grandestales como proteínas almidones y pectinas. Se clasifican de acuerdo a su poder de corte de pesos moleculares, el cual es definido como el peso molecular de las moléculas más pequeñas de las cuales retiene un 90 %. Los rangos de las membranas de UF van desde 1000 a 500000 Daltons. La UF requiere presiones más elevadas que las que se usan en MF. Usualmente entre 140 y 1400 kPa. Nanofiltración (NF):...