En la producción de bebidas como el vino, la leche y, en algunos casos, los zumos de frutas, la filtración suele ser un paso crucial en el proceso de producción. En estos casos, antes del embotellado, las bebidas deben filtrarse para eliminar sedimentos, impurezas y sustancias no deseadas que pueden alterar el sabor, el aspecto y la calidad del producto acabado. Entre las tecnologías más avanzadas y productivas en este campo se encuentran los filtros de flujo cruzado, de los que ya hemos hablado en un artículo anterior. Estos filtros ofrecen una gran eficacia y versatilidad, adaptándose a las distintas necesidades de la industria de bebidas.

Sin embargo, los filtros de flujo cruzado no son todos iguales y pueden personalizarse en función del proceso específico que deban realizar. Utilizan distintos tipos de membranas filtrantes, que se seleccionan en función del tamaño de las partículas que deben eliminarse, la viscosidad del líquido y otros factores clave. En este artículo, profundizaremos en los detalles de las membranas filtrantes utilizadas en la filtración de flujo cruzado, explorando cómo funcionan, cuáles son sus características y cómo se seleccionan. También añadiremos algunos ejemplos prácticos, que ilustran cómo se aplican estas membranas en situaciones de la vida real en la industria de las bebidas, destacando su importancia en la elaboración de productos de alta calidad.

FILTRACIÓN TANGENCIAL POR MEMBRANA: LAS DIMENSIONES

Es esencial comprender las diferentes configuraciones que puede tener una membrana filtrante, ya que éstas influyen directamente en sus propiedades y funcionalidad. Las configuraciones de las membranas pueden variar en función de su composición, que puede ser orgánica, inorgánica o una combinación de ambas.

Además, su tamaño puede variar, lo que determina su porosidad y, en consecuencia, la selectividad del proceso de filtración. Estas configuraciones pueden traducirse en diversas tecnologías de filtración, como la microfiltración, la ultrafiltración, la nanofiltración y la ósmosis inversa.

Algunos sistemas también pueden utilizar membranas específicas para la filtración de partículas concretas. En este artículo, examinaremos cada una de estas tecnologías con más detalle, destacando sus aplicaciones.

La filtración de partículas pesadas

La filtración de flujo cruzado es un método revolucionario para eliminar sedimentos pesados de bebidas como vinos, vinagres y zumos. .

Esta máquina utiliza la filtración de flujo cruzado de alta porosidad aplicada a discos giratorios de alta velocidad, lo que evita la obstrucción y permite una autolimpieza eficaz de la membrana. El resultado es un filtrado de alta calidad que puede embotellarse directamente, sin reducción de color ni absorción de oxígeno.

Su versatilidad y eficacia lo convierten en una alternativa viable a los sistemas de filtración al vacío y a los filtros prensa, especialmente para la filtración de mosto y sedimentos de vino.

MEMBRANAS PARA MICROFILTRACIÓN TANGENCIAL

Las membranas de microfiltración tienen un tamaño de poro que suele oscilar entre 0,1 y 10 micrómetros. Resultan cruciales en sectores como la enología, donde ayudan a preservar la claridad y la integridad del vino.

La cuidadosa elección del tamaño de poro de la membrana es fundamental para alcanzar los objetivos específicos de cada sector, al tiempo que se garantiza el mantenimiento de las características distintivas del producto.

Ultrafiltración tangencial: aplicaciones y membranas

La ultrafiltración tangencial tiene esencialmente una diferencia con la microfiltración: la porosidad de su membrana filtrante, con tamaños de poro entre 0,001 y 0,1 micrómetros.

Este tamaño de poro específico hace que la ultrafiltración de flujo cruzado sea adecuada para la separación de moléculas menores, como proteínas y polisacáridos.

Concretamente, la industria alimentaria puede, por ejemplo, utilizar la ultrafiltración de flujo cruzado para concentrar o fraccionar proteínas manteniendo intactos sus elementos nutritivos.

Por ejemplo, esto ocurre en la industria láctea en la producción del suplemento de suero de leche. En este caso, se desea que la proteína de la leche permanezca concentrada en el retentado para poder preparar el producto mientras la leche fluye a través de los poros de la membrana.

En este vídeo de 60 segundos podemos entender mejor la formación del retentado:

Una ventaja de la ultrafiltración es el funcionamiento a bajas presiones, lo que implica un menor desgaste de las membranas y una reducción de los costes energéticos.

Además, la naturaleza tangencial del flujo ayuda a minimizar el problema del ensuciamiento de las membranas, aumentando la eficacia y la vida útil del proceso. Por tanto, la ultrafiltración resulta ser una tecnología esencial para muchas aplicaciones industriales que requieren separación a nivel molecular.

He aquí un ejemplo de ultrafiltración.

MEMBRANAS PARA NANOFILTRACIÓN

La nanofiltración tangencial utiliza membranas con poros de entre 1 y 10 nanómetros, ofreciendo una solución intermedia entre la ultrafiltración y la ósmosis inversa.

En la industria alimentaria, la nanofiltración ha encontrado importantes aplicaciones gracias a su capacidad para separar selectivamente pequeñas moléculas orgánicas e iones.

Se utiliza con frecuencia para la desmineralización del lactosuero, lo que permite la eliminación controlada de sales preservando al mismo tiempo las proteínas y los azúcares.

En la industria de los zumos de fruta, puede utilizarse para concentrar azúcares naturales sin afectar a las propiedades organolépticas.

En caso necesario, la nanofiltración puede ajustarse con precisión mediante la manipulación de variables como la presión y la temperatura, lo que permite una separación precisa y la capacidad de adaptarse a distintos productos alimentarios. Al requerir una presión superior a 40 bares, la nanofiltración no suele utilizarse en enología.

Su flexibilidad y precisión la convierten en una tecnología indispensable para obtener productos de alta calidad en la industria alimentaria moderna.

MEMBRANAS DE ÓSMOSIS INVERSA

La ósmosis inversa es un proceso de separación que utiliza membranas semipermeables para eliminar iones, moléculas y partículas de mayor tamaño de las soluciones líquidas.

A diferencia de la ósmosis natural, la ósmosis inversa requiere la aplicación de presión para superar la presión osmótica de la solución y empujar el disolvente a través de la membrana filtrante.

En estas aplicaciones, los poros de la membrana tienen un tamaño inferior a un nanómetro, lo que permite a la ósmosis inversa retener prácticamente todas las sustancias disueltas, incluidas las sales y los metales pesados.

En la industria alimentaria, las membranas de ósmosis se utilizan para la concentración de zumos de frutas y la eliminación de impurezas, manteniendo intactas las características organolépticas del producto.

Además, la ósmosis inversa es esencial en la producción de agua pura para aplicaciones sensibles. Aunque la ósmosis inversa requiere altas presiones y tiene costes energéticos asociados, su capacidad para proporcionar una purificación casi completa la convierte en una tecnología insustituible en muchas aplicaciones industriales, contribuyendo a la calidad y eficiencia de los procesos de producción.

UNA AMPLIA GAMA DE MEMBRANAS PARA LA FILTRACIÓN DE BEBIDAS

La variedad y precisión de las membranas filtrantes en la industria de las bebidas ponen de manifiesto la complejidad del proceso de filtración de flujo cruzado. Como hemos visto, desde la microfiltración hasta la ósmosis inversa, las membranas se seleccionan cuidadosamente en función de los requisitos específicos de cada producto, permitiendo la eliminación de impurezas y la conservación de las características deseadas del producto.

Un asesoramiento adecuado y un desarrollo continuo de los procesos relacionados con las membranas de filtración son esenciales para garantizar bebidas de alta calidad al tiempo que se gestionan los costes en este sector crucial de la industria alimentaria.