APLICACIÓN DE LA TECNOLOGÍA DE MEMBRANAS EN LAS INDUSTRIAS LÁCTEAS
Aplicaciones
La diversidad de la tecnología de membranas existente permite una amplia gama de aplicaciones en la industria lechera, como:
- Desarrollo y gestión del suero de leche;
- Concentración de la leche para mejorar sus características técnicas en la fabricación de derivados;
- Separación de la grasa de la leche entera;
- Separación de la lactosa en la leche entera;
- Concentración de salmuera para la salazón del queso;
- Eliminación de los antibióticos;
- La concentración y separación de los anticuerpos de inmunoglobulina;
- Separación de los ácidos caseínicos;
- Tratamiento de las aguas residuales.
Descripción de la tecnología aplicada
Las tecnologías utilizadas individualmente o en combinación son:
Microfiltración y Ultrafiltración
- Es la misma técnica, pero con diferentes membranas de poros, y consiste en hacer pasar un fluido
dentro de una membrana tubular de tipo orgánico o inorgánico y, debido a la contrapresión, hacerlo pasar a través de la membrana. - El flujo depende del tipo de poros, del tipo de membrana y de las características del fluido en circulación. A La porosidad es de 0,2 a 2 micrones en MF y 450 – 350000 Dalton UF, se requieren presiones de 2-4 bar;
- La microfiltración también permite la eliminación de la grasa en el suero/WPC y la separación de la caseína;
- La ultrafiltración permite la concentración de la proteína de la leche desnatada, la concentración de la proteína del suero y la concentración de la proteínas del suero aisladas.
Nanofiltración
- También es una separación física a través de una membrana y se basa en el tamaño molecular y la carga eléctrica, lo que en teoría permite la separación de los iones monovalentes de los polivalentes, siendo el tamaño de los poros de 200-1000 Dalton;
- Desmineralización del suero y la lactosa.
Osmosis inversa
Se trata de un proceso de separación, que separa el agua del resto de los componentes presentes, actuando al mismo tiempo como un concentrador. El tamaño de los poros es inferior a 150 Dalton. La presión de trabajo puede ser de 15 a 30 bares;
- Concentración de leche desnatada;
- Concentración de suero;
- Concentración de suero permeado por UF;
- Regeneración del permeado/condensado del evaporador.
Electrodiálisis
Es un proceso de separación electroquímica en el que, bajo la influencia de un campo eléctrico, los iones, cuando están en solución, se mueven a través de las membranas selectivas, de forma directamente proporcional a la conductividad específica e inversamente proporcional al número de moléculas disueltas. El potencial de trabajo es de 1 -20 y la presión es de 1-1,5 bar.
El uso de estos subproductos, que a menudo irían a las alcantarillas, produce los siguientes beneficios:
- Revalorización de la planta, a través de la amortización con la venta de estos subproductos;
- Reduce los costos de construcción de la planta de tratamiento;
- Reduce los costos de operación;
- Estas son estaciones compactas portátiles;
- Ocupa poco espacio;
- Consumo de energía moderado en comparación con otros sistemas de separación (centrífugas, evaporadores, alambiques, etc.);
- En algunos casos, especialmente después de un proceso de ósmosis inversa, el agua producida puede ser reutilizada;
- Son adaptables a todos los tamaños de la industria;
- Producción mínima de desechos.
TÉCNICAS UTLIZADAS PARA CADA APLICACIÓN
> Uso y tratamiento de los productos lácteos séricos
Características
- Contiene un 20 % de proteínas, 75 % de lactosa, 5 % de fracción mineral de materia seca.
- Se utilizan en la confitería, las bebidas, la panadería, la industria cárnica, la industria alimentaria en general;
- Tiene propiedades gelificantes, de retención de agua, emulsionantes y espumosas;
- Puede secarse, evaporarse o cristalizarse.
Técnicas de tratamiento
- La ultrafiltración se utiliza mejor con los sistemas cerámicos que con los orgánicos;
- El punto de corte es entre 25 y 50 k Dalton;
- La microfiltración (punto de corte de 1 mm) también puede usarse para separar grasas, proteínas, residuos desnaturalizados y microbianos, y ultrafiltración sólo para separar las proteínas.
> Concentración de leche para mejorar su técnica en la fabricación de derivados
Técnicas de tratamiento
MICROFILTRACIÓN
- La microfiltración de la leche desnatada produce una proporción adecuada de caseína/proteína en la bodega, utilizando membranas de 0,05-0,2 micrones.
- El permeado tiene un valor de mercado, basado en su carga de proteínas séricas;
- Origen normalmente retenido de buena concentración y bajo contenido de calcio, útil en el caso de las mozarelas, trabajando a un pH bajo;
- Concentra la leche descremada en la producción de queso Dambo, Camembert y Emmental.
ULTRAFILTRACIÓN
- Se utiliza en la fabricación de queso, en la que la materia prima suele sufrir menos pérdida de proteínas y menos pérdida de la grasa del suero, y en algunos casos, como la leche de búfala, mejora el contenido de calcio y magnesio;
- Si se utiliza la retención de leche, se produce un requesón, que tiene mejores características sensoriales que los procesos habituales;Con los quesos de tipo pasta filato se puede obtener un concentrado alto en proteínas y grasas;
- La producción de yogur usando UF, con un tamaño de poro de 30 K Dalton, da como resultado un producto con un coágulo firme.
Técnicas de tratamiento
MICROFILTRACIÓN
- La microfiltración de la leche desnatada produce una proporción adecuada de caseína/proteína en la bodega, utilizando membranas de 0,05-0,2 micrones.
- El permeado tiene un valor de mercado, basado en su carga de proteínas séricas;
- Origen normalmente retenido de buena concentración y bajo contenido de calcio, útil en el caso de las mozarelas, trabajando a un pH bajo;
- Concentra la leche descremada en la producción de queso Dambo, Camembert y Emmental.
TÉCNICAS UTLIZADAS PARA CADA APLICACIÓN
> Separación de la grasa de la leche
ULTRAFILTRACIÓN
- Con cortes en el rango de 0,5 k Dalton, se eliminan los ácidos grasos de cadena corta, que son generalmente responsable de los fuertes olores característicos de la leche, como el de la cabra.
MICROFILTRACIÓN
- Se utilizan membranas cerámicas con un tamaño de poro de 2 micrones y temperaturas de unos 50 °C.
> La separación de la lactosa
MICROFILTRACIÓN
- Se separa eliminando las proteínas de los sueros acidificados;
- La cantidad de lactosa en la leche se reduce a sólo el 3,8% de la original, y concentra los sólidos en un 8%.
Otras aplicaciones
- Producción de bases de queso y prequeso en polvo: Combinando la ultrafiltración y la evaporación en un equipo de película raspada es posible obtener bases de queso y prequeso en polvo (en triple recirculación) con un 64% de materia seca, a partir de la cual se pueden producir posteriormente
diferentes productos mediante fermentación bacteriana; - La separación de los caseinatos ácidos: El proceso implica la acidificación hidrolítica de la leche hasta que alcanza valores de pH cercano a 4,9 y su recirculación en un sistema de electrodiálisis que separa los caseinatos ácidos a temperaturas inferiores a 10°C para evitar problemas microbiológicos. También puede entrañar la agregación de fracciones generadas por hidrólisis mediante la adición de fosfato de
calcio y la posterior utilización de técnicas de ultrafiltración. - Eliminación de los antibióticos en la leche: Los contaminantes como la sulfametazina pueden eliminarse de la leche mediante un proceso combinado de microfiltración y diafiltración, con recirculación, utilizando membranas de polisulfona de fibra hueca, con un corte de 10.000 Dalton y temperaturas de 50°C. Condiciones similares son útiles para la separación de β-lactámicos, utilizando el mismo tipo de membranas pero con 20000 cortes de Dalton y temperaturas de
54°C; - Concentración de inmunoglobulinas y separación de anticuerpos: Normalmente se realiza mediante técnicas de microfiltración y ultrafiltración. Implica el uso de presiones transmembranales de 2 a 4,5 psi y ajustes de pH apropiados para asegurar la selectividad.
Conclusiones
- Los beneficios económicos y tecnológicos de muchos de los procesos son innegables;
- Estas técnicas están estrechamente relacionadas con la mejora de la rentabilidad y la reducción de los costos de ejecución y operación;
- Adaptable a necesidades particulares;
- Garantía de servicio 24/24h.