Filtración Y Separación Por Membranas

FILTRACIÓN Y SEPARACIÓN POR MEMBRANAS

TEORÍA DE LA FILTRACIÓN

La filtración sólido-líquido, que de ahora en adelante denominaremos simplemente filtración, se puede definir como la operación básica en la que el componente sólido insoluble de una suspensión sólido-líquido se separa del componente líquido, haciendo pasar a este último a través de una membrana porosa que retiene las partículassólidas, en su superficie o en el interior de su estructura o en ambos a la vez. A la suspensión del sólido en el líquido se le conoce como papilla de alimentación; al líquido que pasa a través de la membrana se le denomina filtrado y a la membrana medio de filtración. Los sólidos separados se conocen como torta de filtración, una vez que han formado una capa detectable que cubra la cara superiordel medio. Para recuperar adecuadamente un filtrado y/o una torta de pureza adecuadas, en la práctica es preciso lavar la torta, o liberarla del filtrado soplando aire a su través, al término de la filtración. En algunas operaciones, también es deseable el secado de la torta con aire. El equipo en el que se lleva a cabo la filtración, el lavado y secado se conoce como filtro y debe proporcionar:a) soporte al medio de filtración
b) espacio para el acúmulo de los sólidos
c) canales para la introducción de la papilla de alimentación
d) líquido de lavado
e) vapor de agua y/o aire para la recuperación del filtrado y las aguas de lavado y salida del aire y el vapor de agua ya utilizados.
Además del filtro, se necesitan medios de filtración y tanques o depósitos, para la papilla dealimentación, el filtrado, y las aguas de lavado. También se precisan medios de introducir el flujo filtrado a través del filtro.
El flujo del filtrado puede verse impulsado por la gravedad, por una presión mayor que la atmosférica en la cabecera del medio (filtración a presión), aplicando vacio en la cola del medio (filtración al vacio) o por la fuerza centrífuga (filtración centrífuga). La filtraciónimpulsada sólo por la fuerza de la gravedad no se utiliza más que con papillas que contienen sólidos fáciles de escurrir, o muy pobres en sólidos; es poco usada en la industria alimentaria, excepto en el tratamiento de aguas de abastecimiento y residuales.
Las aplicaciones de la filtración, en la industria alimentaria se pueden dividir en tres categorías. En la primera se incluyen todasaquellas en las que se separa de las papillas que contienen cantidades apreciables de sólidos insolubles (por ejemplo, 1 o 2 % en peso), por un lado, los sólidos y, por otro, los líquidos que los componen; tanto el líquido como el sólido (o ambos) pueden ser valiosos; en estas operaciones, se forma una torta en la cabecera del medio de filtración y al proceso se lo conoce como filtración con torta. En lasegunda categoría, que se denomina clarificación, se retiran de un líquido valioso pequeñas cantidades de sólidos insolubles; el propósito, en general, es producir un líquido claro y los sólidos constituyen, casi siempre, contaminantes. En este tipo de filtración, a veces, también se forma una torta por encima del medio de filtración pero, si la cantidad de sólidos es muy pequeña, pueden quedarembebidos, en la estructura del mismo. La tercera categoría denominada frecuentemente microfiltración, retira del líquido partículas muy finas, del orden de 1µm de diámetro, o menos, y en general tiene por objeto liberar de microorganismos los alimentos líquidos que los contienen.

TEORÍA GENERAL

En el siguiente y sucinto tratamiento de la teoría de la filtración es sólo aplicable a los casosen los que tiene lugar con formación de torta. En las referencias, puede encontrarse un tratamiento teórico más detallado.
En las etapas iniciales de la filtración, las primeras partículas sólidas que llegan al medio se embeben en él, reduciendo su área superficial activa (abierta) y aumentando la resistencia que ofrece al flujo del filtrado. A medida que la filtración continúa, se va formando...