Sales Solubles

SALES SOLUBLES.ULTRAFILTRADO

Durante los últimos años se han propuestos numerosos métodos para la separación de distintos solutos de las soluciones que contienen los productos alimenticios en disolución.

Gran parte de ellos, entre los que se encuentran la electrodiálisis, extracción enzimática, intercambio iónico, osmosis inversa y ultrafiltración, se basan en el empleo de membranas.

Si se emplea ultrafiltración (UF) para concentrar la leche, el resultado es un retentado con un alto contenido en proteína, mientras que la lactosa y los minerales se eliminan. Este retentado se emplea para la elaboración de diferentes tipos de queso y de concentrados de proteínas de leche (MPC), o puede refinarse aún más para producir proteínas de leche aisladas (MPI).

Proceso de Ultrafiltración

* Descripción general

La ultrafiltración es una técnica de separación donde el agua y algunos sólidos disueltos en las soluciones son eliminados selectivamente, debido a los diferentes pesos moleculares presentes, por medio de una membrana semipermeable.

La fuerza impulsora para el transporte a través de la membrana está constituida por la presión aplicada sobre el líquido al filtrar.

La ultrafiltración separa moléculas con pesos moleculares entre 400 y 500 000, usando membranas y fibras porosas sujetas a presiones no mayores a 10 bars.

A membranas capaces de prevenir selectivamente el paso de grandes moléculas en solución por medios de filtración a través de microporos en la estructura de membranas, se las conoce con el nombre de membranas de ultrafiltración.

Los poros de las membranas para ultrafiltración son considerablemente mayores (0.01-100µm) que el tamaño de las molécula de agua y solutos de pequeño tamaño molecular. Por ello ambos atraviesan simplemente por flujo hidráulico. Los solutos de mayor tamaño molecular se acumulan en la superficie de la misma.

Los materiales de las membranas son muy variados:

- Derivados de celulosa

- Polímeros de síntesis (poliamidas, poliacrilonitrilo, polisulfonatos y polímeros fluorados)

- Cerámicas y membranas minerales (óxido de zirconio soportado en grafito y sílice sobre grafito)

Los requisitos más importantes necesarios para el empleo de membranas en el tratamiento de alimentos son:

- La membrana debe ser capaz de dar el grado de separación deseado, en condiciones de gran fluidez y durante periodos prolongados de trabajo.

- Las membranas deben ser capaces de resistir la limpieza y la desinfección, de acuerdo con las necesidades que exija el mantenimiento del grado higiénico deseado durante la operación.

- Las membranas deben tener un tiempo de vida suficiente bajo condiciones de trabajo.

Las principales ventajas de la concentración por membranas son, con respecto a la concentración por evaporación son las siguientes:

- Nos es preciso calentar el alimento, por lo que las pérdidas organolépticas y de valor nutritivo son mínimas, en especial las sustancias volátiles.

- En contrastes con la ebullición, la concentración por membrana no exige un cambio de fase, por lo que la energía se utiliza mucho más eficazmente.

- Menos gastos de funcionamiento y mano de obra

- Mayor sencillez de las instalaciones

En contraste sus desventajas son:

- Variaciones en el flujo de producto a filtrar, como consecuencia de los cambios en la concentración de éste.

- Se requieren mayores inversiones que para la evaporación solamente permiten la concentración del producto hasta un 30% de sólidos totales.

- Obstrucción de las membranas, lo que reduce el tiempo de funcionamiento efectivo entre dos sesiones de limpieza consecutivas

*Enfocado a la leche

La ultrafiltración (UF) es un procedimiento de separación macromolecular cuya utilización en la industria láctea ha experimentado un rápido desarrollo desde comienzos de los años 70. Fue entonces cuando aparecieron los primeros trabajos que apuntaban la posibilidad de reutilizar el lactosuero de quesería o el procedente de la obtención de caseína enriqueciéndolo en proteínas.

El mecanismo de separación de los elementos macromoleculares de la leche por ultrafiltración es el siguiente:

Solo pueden atravesar la membrana las especies con un peso molecular inferior al umbral de exclusión. Como el umbral de exclusión mínimo de las membranas ultrafiltrantes se sitúa alrededor de 500 daltons, los glúsidos simples, las sales de ácidos orgánicos e inorgánicos y el agua pueden atravesar prácticamente todas estas membranas. Cuando el umbral de exclusión es superior (por ejemplo de 10 000 a 50 000 daltons), se puede encontrar en el filtrado (llamado también permeado) algunas especies de pesos moleculares más elevados, como los péptidos naturalmente presentes en la leche y el lactosuero o los producidos por acción enzimática y las vitaminas hidrosolubles. Por lo tanto, solamente quedan retenidas en la membrana las especies de peso molecular superior al umbral de exclusión.

En el caso de la leche si la membrana tiene un umbral de 10 000 daltons, estas moléculas son las caseínas, las proteínas del suero y una parte de las proteosas-peptonas y del fosfato cálcico coloidal, como la grasa de la leche está en forma de glóbulos de grandes dimensiones, también queda incluida en el retenido.

El retenido o concentrado de la ultrafiltración está por lo tanto constituido por casi todas las proteínas y la grasa inicialmente presentes en la leche y por una parte importante de la proteosas-peptonas y del fosfato cálcico coloidal.

Durante la operación de ultrafiltración siempre se observa una acumulación masiva de moléculas retenidas cerca de la membrana, provocando de este modo una concentración del soluto, superior a la concentración media del producto. Se trata de moléculas arrastradas hacia la superficie de la membrana por el flujo de permeado y atrapadas por la capa límite establecida junto a la membrana: dichas moléculas que están atrapadas en un régimen de desplazamiento laminar sólo pueden abandonar la capa límite por difusión y por lo tanto muy lentamente.

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