Sistema d'ultrafiltració de producció d'aigua mineral
La ultrafiltració és un mètode de filtració de membrana que separa les substàncies en funció de la seva mida i pes molecular.Implica l'ús d'una membrana semipermeable que permet que les molècules més petites i el dissolvent passin alhora que reté les molècules i les partícules més grans.
En diverses indústries, la ultrafiltració s'utilitza per a la purificació i concentració de solucions macromoleculars, especialment solucions de proteïnes.S'utilitza habitualment en la fabricació química i farmacèutica, el processament d'aliments i begudes i el tractament d'aigües residuals.Aquestes aplicacions tenen com a objectiu reciclar recursos, millorar la qualitat del producte i eliminar impureses.
A més, la ultrafiltració és crucial en la diàlisi de sang, un procediment mèdic que s'utilitza per eliminar els productes de rebuig i l'excés de líquids del torrent sanguini en pacients amb disfunció renal.En filtrar selectivament les substàncies nocives mentre es mantenen els components essencials, la ultrafiltració té un paper vital en el manteniment del benestar de les persones que requereixen tractament de diàlisi.
En general, la ultrafiltració proporciona un mitjà eficaç de separació i purificació en diversos camps, millorant els processos i contribuint a millors resultats tant en aplicacions industrials com mèdiques.
La ultrafiltració té un paper crucial en els processos de tractament d'aigua potable, especialment a les instal·lacions d'aigua a Alemanya.Amb una capacitat de 300 m3/h, la ultrafiltració s'utilitza per eliminar partícules i macromolècules de l'aigua bruta, assegurant que compleix els estàndards necessaris per a l'aigua potable.
La ultrafiltració es pot utilitzar com a sistema autònom en regions aïllades que experimenten un creixement demogràfic o com a reemplaçament dels sistemes de filtració existents a les plantes de tractament d'aigua.Quan es tracta d'aigua que conté nivells elevats de sòlids en suspensió, els tractaments primaris i secundaris com ara el cribratge, la flotació i la filtració s'integren amb la ultrafiltració com a etapes de pretractament.
Els processos UF ofereixen diversos avantatges respecte als mètodes de tractament tradicionals.No requereixen productes químics excepte per a finalitats de neteja, garantint un subministrament d'aigua potable sense productes químics.La qualitat del producte es manté constant independentment de la qualitat de l'aigua d'alimentació, permetent una font fiable d'aigua potable.A més, la mida compacta de les plantes UF les fa aptes per a diferents entorns.
Un dels punts forts clau de l'ultrafiltració és la seva capacitat per superar els estàndards normatius de qualitat de l'aigua.Amb una eficiència d'eliminació del 90-100% per a patògens, UF garanteix que l'aigua tractada sigui segura per al consum.
No obstant això, val la pena assenyalar que els processos d'UF s'enfronten a reptes relacionats amb la contaminació i la substitució de la membrana, que poden ser costosos.Per mitigar aquest problema, és necessari un tractament previ addicional de l'aigua d'alimentació per evitar danys excessius a les unitats de membrana.
En molts casos, l'ultrafiltració s'utilitza com a pas de prefiltració en plantes d'osmosi inversa (RO).En salvaguardar les membranes RO de l'encrassement i el dany, UF ajuda a optimitzar l'eficiència i la longevitat del procés global de tractament de l'aigua.
En general, l'ultrafiltració és un mètode eficaç i àmpliament utilitzat per produir aigua potable segura, que ofereix avantatges com ara l'absència de productes químics, la qualitat constant del producte i la capacitat de superar els estàndards reglamentaris.
La ultrafiltració (UF) s'utilitza àmpliament a la indústria làctia, especialment en el processament de sèrum de formatge per obtenir concentrat de proteïna de sèrum (WPC) i permeat ric en lactosa.En una sola etapa, UF pot concentrar sèrum de llet de 10 a 30 vegades en comparació amb l'alimentació inicial.
Anteriorment, l'escalfament al vapor seguit de l'assecat de tambor o l'assecat per aspersió era l'alternativa a la filtració per membrana per al sèrum.Tanmateix, aquests mètodes van donar lloc a productes amb aplicacions limitades a causa de la seva textura granulada i insolubilitat.A més, aquests mètodes tenien una composició del producte inconsistent, uns costos de capital i d'explotació elevats, i sovint desnaturalitzaven algunes de les proteïnes a causa de la calor excessiva utilitzada en l'assecat.
En canvi, els processos UF per al sèrum de formatge ofereixen diversos avantatges respecte als mètodes tradicionals:
Millora de l'eficiència energètica: els processos UF requereixen menys energia en comparació amb els mètodes d'escalfament i assecat amb vapor.
Qualitat constant del producte: depenent de les condicions de funcionament, els processos UF poden produir concentrats de proteïna de sèrum amb concentracions de proteïnes que oscil·len entre el 35% i el 80%.Això garanteix una qualitat constant del producte.
Preservació de la integritat de les proteïnes: els processos UF funcionen en condicions moderades, cosa que ajuda a prevenir la desnaturalització de les proteïnes.Com a resultat, les proteïnes del concentrat de sèrum romanen intactes i mantenen la seva funcionalitat.
Tanmateix, els processos UF per al sèrum de formatge s'enfronten a reptes relacionats amb l'encrassement, que poden reduir significativament la productivitat.El sèrum de formatge conté alts nivells de fosfat de calci, que pot provocar dipòsits d'escales a la superfície de la membrana.Per fer-ho, calen mesures substancials de pretractament per equilibrar el pH i la temperatura de l'alimentació, garantint la solubilitat de les sals de calci.
En resum, els processos UF han revolucionat la concentració de proteïnes a la indústria làctia, especialment en la producció de concentrats de proteïnes de sèrum.Ofereixen eficiència energètica, qualitat constant del producte i preservació de la integritat de les proteïnes.No obstant això, s'han de prendre mesures per evitar la contaminació causada pels dipòsits de fosfat càlcic.
La ultrafiltració (UF) té moltes altres aplicacions més enllà de la indústria làctia.Algunes aplicacions addicionals inclouen:
Filtració de l'efluent de la fàbrica de pasta de paper: UF pot eliminar eficaçment els sòlids en suspensió, la lignina i altres contaminants de l'efluent generat durant les operacions de la fàbrica de pasta de paper, ajudant a complir les normatives ambientals i produir aigua neta per a la seva reutilització o descàrrega.
Fabricació de formatges: la UF s'utilitza en la producció de formatges per concentrar les proteïnes de la llet i eliminar l'excés d'aigua, donant lloc a un contingut de proteïnes més elevat al formatge.Aquest procés sovint s'anomena llet ultrafiltrada.
Eliminació d'alguns bacteris de la llet: la UF es pot utilitzar per eliminar bacteris, espores i cèl·lules somàtiques de la llet crua, la qual cosa condueix a una millor qualitat de la llet i una major vida útil.
Tractament d'aigües residuals i de procés: la UF s'utilitza en diverses indústries per a la separació i eliminació de sòlids, col·loides i macromolècules dels corrents d'aigües residuals i de procés.És un mètode eficaç per reduir els sòlids en suspensió i els contaminants orgànics, donant lloc a una aigua més neta per a la seva reutilització o descàrrega.
Recuperació d'enzims: la UF es pot utilitzar per separar i recuperar enzims dels brous de fermentació o d'altres fonts.El procés permet la purificació i concentració d'enzims, permetent el seu ús en diverses indústries, com ara l'alimentació, la farmacèutica i els biocombustibles.
Concentració i clarificació de sucs de fruites: l'UF s'utilitza per concentrar els sucs de fruites eliminant l'aigua i reduint-ne el volum, donant lloc a una major concentració de sòlids i sabors de fruites naturals.A més, UF pot aclarir els sucs de fruites eliminant els sòlids en suspensió i la nuvolositat, donant com a resultat un producte més clar i més atractiu visualment.
Diàlisi i altres tractaments sanguinis: la UF s'utilitza àmpliament en processos de diàlisi i tractament de la sang per eliminar productes de rebuig, excés de líquids i toxines del torrent sanguini.La capacitat de les membranes UF de filtrar selectivament les molècules en funció de la mida permet l'eliminació de substàncies nocives alhora que reté components essencials a la sang.
Desalinització i intercanvi de dissolvents de proteïnes (mitjançant diafiltració): la UF es pot utilitzar per a la dessalació i l'intercanvi de dissolvents de proteïnes.Aquest procés implica l'eliminació de sals de les solucions de proteïnes i l'intercanvi del dissolvent per un tampó o solució desitjada.
Fabricació de grau de laboratori: la UF s'utilitza habitualment en laboratoris per a la concentració, purificació i separació de biomolècules, com ara proteïnes, enzims i àcids nucleics.És una eina valuosa en la investigació i la fabricació a escala de laboratori.
Datació amb radiocarboni del col·lagen ossi: la UF té un paper crucial en l'extracció i purificació del col·lagen de mostres arqueològiques d'os per a la datació amb radiocarboni.El procés permet l'eliminació de substàncies interferents, assegurant resultats de datació més precisos i fiables.
